用于风力涡轮机的组装的起吊设备的制作方法

1.本发明涉及用于起吊海上(offshore，离岸)风力涡轮机叶片的起吊设备的领域。


背景技术：

2.安装海上风力涡轮机是一件复杂的事。一方面，必须由起重机将部件(诸如吊舱和涡轮机叶片)提升离开安装船(installation vessel)的甲板达到很大的高度，例如达到150米或更高。此外，这些部件必须在从起重机悬吊的同时在此高度处以高精确度来组装。
3.海上环境条件(诸如风和波浪)可能对安装船和/或对悬吊在空中且正由起重机提升的部件施加扰动运动，这可能使安装更加困难。
4.为了使安装船免受水流及波浪的影响，可使用自升式(jack-up)船。然而，由于自升式腿(船可在该自升式腿上被提升)的高度的限制，自升式船的工作区域受限且在不同水域中的可用性受限。此外，腿的提升可能是耗时的过程，在涡轮机旁边找到合适的自升式位置也可能是一个挑战，并且取决于海底的适用性。
5.虽然可通过顶起船来限制波浪和风对安装船的影响，但作用于全部元件的风力仍可能使从起重机悬吊的部件移动。
6.作为自升式船和传统的起重机的替代方案，可使用运动补偿起重机。这样的起重机被布置为将其悬吊的负载保持在大致相同的位置上，而起重机的基座随着由风和波浪引起的船移动而移动，因为起重机以至少一些自由度刚性地附接至船。然而，这种运动补偿起重机可能很重，需要大量能量来操作，和/或具有受限的工作范围，尤其在竖直范围上。


技术实现要素：

7.优选地提供一种用于起吊部件(例如为海上风力涡轮机叶片)的起吊设备，所述起吊设备可能较轻且因此需要较小的能量来操作。也可以优选地提供一种起吊设备，通过起吊设备，较快的运动补偿是可行的。可优选地提供一种起吊设备，通过该起吊设备可覆盖较大的竖直距离。
8.第一方面提供了一种用于起吊海上风力涡轮机叶片的起吊设备，该起吊设备包括：夹持器附件，被布置为连接至风力涡轮机叶片，包括被布置为第一多边形的一组缆线附接点；船附接模块，被布置为连接至船，包括被布置为第二多边形的多个缆线引导元件；多条缆线，跨越缆线附接点与缆线引导元件之间；以及控制系统，用于通过控制多条缆线中的至少两条缆线在缆线附接点与缆线引导元件之间的跨越长度，来控制夹持器附件在一工作空间内的位置和/或定向。优选地，可控制多条缆线中的至少四条缆线的跨越长度，或更优选地控制多条缆线中的全部缆线的跨越长度。
9.夹持器附件被布置为连接至待起吊的部件，例如风力涡轮机叶片。该连接优选地为刚性的。该连接可以是直接连接。替代地，一个或多个额外部件(诸如夹持器)可被设置在夹持器附件与待起吊的部件之间。该夹持器可允许(一方面)夹持器附件与(另一方面)不同的能起吊部件之间的更容易连接。
10.船附接模块被布置为连接至船。该连接可以是刚性的或可具有一个或多个自由度。在后一种情况下，可提供一个或多个致动器、弹簧和/或阻尼器以用于控制一个或多个自由度。船与船附接模块之间的连接可在船上的单个点处到船的单个部件(例如甲板或起重机)、到船的多个点、到多个部件、或其任意组合之间。船附接模块与船之间的连接可使用螺栓、焊接、任何其他连接方法或其任意组合来实现。
11.缆线引导元件可表现为滑轮、滑车、绞盘或任何其他元件，缆线可沿着所述缆线引导元件被引导和/或缆线或缆线部分可在缆线引导元件上缠绕和/或解绕。缆线引导元件可因此提供用于缆线跨越的固定位置。
12.多边形作为一种几何形状可被定义为由三个或更多个点限定出的平面。这样的平面可例如成形为三角形、正方形、矩形、五边形或任何其他平面形状，其不需要是对称的。斜多边形也可以包括在多边形的定义中，斜多边形是其顶点并非全部共面的多边形。
13.优选地，通过协同地控制多条缆线中的至少两条缆线在缆线附接点与缆线引导元件之间的跨越长度，可操纵夹持器附件的位置和/或定向。对于该操纵，由于缆线的质量相对较小，因此可需要相对少量的能量。此外，将要旋转以控制缆线的跨越长度的任何缆线引导元件和/或绞盘的转动惯量(moment of inertia)可相对较小。
14.相对较小可以是与传统的运动补偿起重机相比较而言的，在传统的运动补偿起重机中需要移动以进行运动补偿的起重机的部件可能明显更重，因此需要更多的能量来移动。控制夹持器附件的位置和/或定向所需的能量越少量，则控制就越快，因此可实现与期望的设定点的偏差越小。此外，通过更少的能量，在位置和/或定向方面可控制更大和更重的被悬吊的负载。
15.可将夹持器附件的位置表达为笛卡尔坐标系中的三维坐标，笛卡尔坐标系包括三个正交平移轴。可将夹持器附件的定向表达为三个角度的集合，这些角度是指围绕平移轴的旋转角度的量。
16.起吊设备可用于海上应用，也可以用于岸上应用。这种岸上应用的示例为岸上风力涡轮机的建造、施工工作或需要起吊重物的任何其他应用。
17.涡轮机叶片仅仅是可使用根据第一方面的起吊设备起吊的部件的示例。起吊设备可以进一步被布置为用于起吊其他风力涡轮机部件，诸如吊舱、齿轮箱、涡轮机、任何其他部件或任何待提升的其他重物或其任意组合。
18.术语“船”可指浮船，诸如小船(boat)、轮船(ship)或浮桥(pontoon，浮舟)，但也可以指陆基车辆，诸如卡车或移动式起重机，甚至还可以指固定式起重机。
19.线缆可以连接成使得连接至第一缆线附件的第一缆线连接至第一缆线引导元件，连接至第一缆线附件的第二缆线连接至第二缆线引导元件，连接至第三缆线引导元件的第三缆线连接至第二缆线附接点，并且连接至第三缆线引导元件的第四缆线连接至第三缆线附接点。
20.在一实施例中，船附接模块包括：基座，当船附接模块被布置为将基座连接至作为船的一部分的起重机的吊杆时，该基座包括吊杆(boom，起重臂)附接模块；以及多个臂，从基座延伸，其中臂在近端处连接至基座，其中缆线引导元件中的至少一些设置在臂的远端处。臂的远端和基座可限定出角锥体。
21.作为一种几何形状的角锥体包括底面和指向单个点的多个棱线(rib)。底面可成
形为三角形、正方形、矩形或成形为任何其他多边形。棱线从这个多边形的每个顶点朝向位于底面的平面外的单个点延伸。因此，角锥体具有非零体积。底面与棱线一起形成角锥体形状。在起吊设备的情况中，臂的远端可形成角锥体的底面，并且假想的棱线从远端指向起吊设备的基座。角锥体的棱线和/或顶点不必一定具有相同的长度或相同的路线。例如，两个或更多个棱线和/或顶点的长度可以相同，而一个或多个棱线的长度可以不同。
22.替代地，角锥体可指具有零体积的几何形状。在此情况下，可成形为任何多边形的底面和单个点处于相同平面内。在此情况下，臂也可以在此相同平面内延伸。
23.多条缆线可包括多条成对缆线，其中每对缆线从臂的远端悬吊。使用成对缆线可减少所需的臂的数目和/或可增加夹持器附件的位置和/或定向的可控制性。
24.当使用成对缆线时，一对缆线中的第一缆线可连接至对应于夹持器附件的第一顶点的缆线附接点，并且该对缆线中的第二缆线连接至夹持器附件的第二顶点的缆线附接点。
25.另外，在没有臂的实施例中，可使用成对缆线。例如，成对缆线引导元件可以彼此相邻、靠近和/或邻近地成对设置。一对缆线可包括两条缆线，但也可以包括三条或更多条缆线。
26.多个臂可以以恒定的角间距设置。例如，当多个臂包括三个臂时，这些臂可间隔120度，当多个臂包括四个臂时，这些臂可间隔90度。
27.在实施例中多个臂可包括两个基本相同尺寸的臂和与这两个基本相同尺寸的臂不同尺寸的一个臂。吊杆附接模块可被布置为连接至起重机的吊杆，使得起重机的吊杆和该不同尺寸的臂基本上设置在相同平面内。
28.两个基本相同形状的臂可以是弯曲的，使得所述臂在它们的远端处定向为基本上垂直于该不同尺寸的臂。
29.吊杆附接模块可设置在由臂的远端和基座限定出的角锥体内。因而，在使用中起吊设备可设置在起重机的上方，而不从起重机悬吊。这可以在起重机与起吊设备之间提供更刚性连接和/或允许起重机连同起吊设备在以运输模式提供时(例如当船在移动中且起吊设备不使用时)需要较小的体积。当角锥体具有零体积时，吊杆附接模块被设置在与臂的远端及基座相同的平面内。
30.起吊设备的实施例可被布置为用于容纳起重机的辅助缆线，所述辅助缆线被布置为从起重机悬吊并穿过基座。因而，传统的起重机可用于提升悬吊的部件的重量的至少一部分。辅助缆线可进一步被引导穿过夹持器附件和任选夹持器而到达被起吊的部件。因而，夹持器附件和任选夹持器可被布置为用于容纳辅助缆线。然后辅助缆线可以直接连接至作为被起吊的部件的风力涡轮机叶片。
31.控制系统可包括：任意数量的绞盘，缆线可在绞盘上缠绕和解绕；以及控制器，被布置为优选地以协同方式控制绞盘，用于操纵夹持器附件在工作空间内的位置和/或定向。可以以解耦方式(de-coupled manner，分离方式)操纵夹持器附件的位置和/或定向，例如以彼此独立的方式控制每个空间方向。通过绞盘，可控制多条缆线中的至少两条缆线在缆线附接点与缆线引导元件之间的跨越长度。缆线引导元件可以是与绞盘相同的部件。
32.绞盘中的一者或多者可设置在起吊设备的基座中或上。绞盘中的一者或多者可设置在船上。绞盘可设置在由臂的远端和基座限定出的角锥体之外。
33.一个或多个力传感器可包括在起吊设备中，其中力传感器被布置为提供与缆线中的一者或多者上的张力有关的传感器信号，其中控制系统被布置为接收传感器信号并基于接收到的信号控制绞盘。
34.在实施例中，船附接模块被布置为船的甲板上的框架。
35.船可包括起重机，所述起重机被布置为提升海上风力涡轮机叶片。
36.在实施例中，船附接模块可包括多个臂，所述多个臂被布置为连接至起重机的吊杆，并且其中多个缆线引导元件的至少一部分设置在臂的远端处。因此，船附接模块不必包括基座。
37.作为一种选择，臂可限定出具有非零体积的多面体。多面体可以描绘在延伸穿过臂的中心线的线上。
38.作为又一种选择，这些臂中的第一臂可基本不平行于由这些臂中的第二臂和第三臂跨越的平面。
39.当臂不是直臂而是至少部分弯曲的臂时，多个臂限定出具有非零体积的多面体。
40.当多个臂包括至少三个臂时，这些臂中的第一臂可至少部分地以相对于由这些臂中的第二臂和第三臂跨越的平面成一角度而定向。
41.起吊设备可包括起重机，所述起重机包括被布置为将起重机连接至船的起重机基座，并且还包括从起重机基座延伸的吊杆，并且其中缆线引导元件中的第一缆线引导元件与起重机基座之间的偏移可大于缆线引导元件中的第二缆线引导元件与起重机基座之间的偏移。
42.作为又一种选择，缆线引导元件中的第三缆线引导元件与起重机基座之间的偏移可基本上等于缆线引导元件中的第二缆线引导元件与起重机基座之间的偏移。
43.一个或多个臂可连接至吊杆，例如在吊杆的远端处或附近或在距吊杆的远端一定距离处。多个臂可连接在距吊杆的远端基本相同的距离处。
44.第二方面提供一种船，所述船被布置为用于起吊部件(诸如海上风力涡轮机叶片)，所述船包括根据第一方面的起吊设备，其中船附接模块连接至船。
45.第三方面提供一种成套零件，包括第一臂、第二臂和第三臂。第一臂与第二臂可以具有基本相似的尺寸和/或形状，并且第三臂可以具有不同的尺寸和/或形状。第一臂和第二臂在近端处可包括连接构件。使用连接元件，臂可在该连接构件处连接至船。
46.在成套零件的具体实施例中，第一臂与第二臂由单个臂连接和/或提供。当第一臂和第二臂设置在单个臂处时，该单个臂可在两端处包括一个或多个缆线引导元件。在单个臂的中心处或附近，该单个臂可包括连接构件，所述连接构件用于将单个臂连接至船，例如连接至起重机。
附图说明
47.在附图中：
48.图1a示意性描绘了海上风力涡轮机安装情况；
49.图1b示出了起吊设备的实施例的详图；
50.图2a示出了起吊设备的另一实施例；
51.图2b示出了起吊设备的替代实施例；
52.图3a和图3b分别示出了起吊设备的实施例的侧视图和正视图；
53.图4示出了起吊设备的替代实施例；
54.图5示出了起吊设备的另一替代实施例；
55.图6示出了起吊设备的另一实施例；
56.图7a和图7b分别以侧视图和正视图示出了图6的起吊设备；
57.图8示出了起吊设备的又一实施例；以及
58.图9a和图9b分别以侧视图和正视图示出了图8的起吊设备。
具体实施方式
59.图1a示意性描绘了海上风力涡轮机安装情况，其中安装船101装有多个待安装的风力涡轮机叶片102。安装船101漂浮在水体103(诸如海水或海洋)上，位于例如作为用于风力涡轮机的安装结构的单柱104附近。单柱104例如定位于水体的底部105，并且处于如图1a所示的情况，具备吊舱106及其转子。叶片102待安装至吊舱106的转子。
60.因为如图1a中示出的船101并非自升式船，所以波浪、风及其他环境因素可影响船101相对于基本更静止的单柱104和吊舱106的位置和定向。因而，船101的六个自由度(纵荡(surge)、垂荡(heave)、横荡(sway)、横摇(roll)、纵摇(pitch)及艏摇(yaw))中的一者或多者可能受到影响。
61.另外在自升式船的情况中，由于风和波浪载荷例如对单柱的影响、由于吊舱的振动、由于起重机中的偏转及振动、由于作用于船和/或吊舱中任一者的任何其他力(由于例如作用于夹持装置的风等任何其他力)或其任何组合，船和吊舱可能并非始终相对于彼此处于固定位置处。
62.起重机107附接至船101(例如，其甲板)，所述起重机被布置为将部件(诸如风力涡轮机叶片102)提升离开船101的甲板并将这些部件朝向其安装位置移动。由于起重机107在其基座处基本刚性地附接至船101，因此船101的自由度中的一者或多者可与起重机107相关联。因此，在此情况下，如果船由于风、波浪和/或水流而移动，则起重机也移动。这同样适用于与单柱104基本刚性连接的吊舱106及其转子，该单柱也可由于环境因素而移动。这同样可适用于当涡轮机柱104和吊舱106连接至浮动平台时的情况，在深水中安装风力涡轮机可能需要该浮动平台。
63.起重机107包括吊杆108，并且起吊设备110连接至吊杆108，起吊设备用于起吊海上风力涡轮机叶片102，其作为必须被起吊的海上部件的示例。起吊设备110示意性地描绘在图1a中，并且包括基座120，该基座包括作为船附接模块的示例的吊杆附接模块，该吊杆附接模块被布置为将基座120连接到起重机107的吊杆108，从而连接到船。
64.基座120与吊杆108的附接可以是刚性连接，或可替代地是经由一个或多个致动器、弹簧、阻尼器或其任一组合连接。这种致动器(例如通过电机致动的旋转接头)可例如用于相对于吊杆108、起重机107和/或船101重新定位起吊设备110。
65.除了被布置为用于起吊海上风力涡轮机叶片102以外或替代被布置为用于起吊海上风力涡轮机叶片102，起吊设备110还可被布置为用于起吊其他负载。所述负载可以是其他风力涡轮机部件，也可以是必须被起吊的其他构造部件，或任何其他部件。除了用于起吊所附接的负载以外，起吊设备还可以专门用于仅控制所附接的负载的位置和/或定向。
66.多个臂130从基座120延伸出，其中臂130在近端处连接至基座120。多条缆线140从臂130的远端悬吊。缆线140连接至夹持器附件150，该夹持器附件被布置为连接至专用于承载部件(例如涡轮机叶片102’)的夹持器。可通过操纵缆线在缆线从其悬吊的臂与夹持器附件150之间的长度来操纵夹持器附件150在某一工作空间内的六个自由度。
67.在图1a中指示起重机基座600。起重机基座600被布置为将起重机连接至船。因此，起重机基座600可例如连接至船的甲板。起重机的吊杆108从起重机基座600延伸出。
68.图1b示出了连接至作为起重机的一部分的吊杆108的起吊设备110的实施例的详图。起吊设备110包括基座120，基座包括吊杆附接模块122，该吊杆附接模块被布置为将基座120连接至起重机108的吊杆108。
69.第一臂131、第二臂132和第三臂133作为多个臂从基座120延伸出。这些臂在近端处连接至基座120，并且这些臂的远端与基座120一起限定出角锥体。在该具体实施例中，可看到假想的角锥体，其中三角形基底由臂的远端形成，并且角锥体的顶部由基座形成。
70.在图1b的起吊设备110的实施例中，吊杆附接模块122设置在由臂的远端和基座120限定出的假想角锥体内。在其他实施例中，吊杆附接模块122的全部或至少一部分可形成假想角锥体的部分，吊杆附接模块122的全部或至少一部分可设置在假想角锥体之外，或者吊杆附接模块122的不同部分可设置在假想角锥体内部和外部。
71.当吊杆附接模块122设置在由臂的远端和基座120限定出的角锥体内时，当起重机107处于使用中时，基座120可设置在吊杆108上方，并且不从吊杆悬吊。替代地，基座120可从吊杆108悬吊。
72.在替代实施例中，臂和基座120可设置在基本相同平面内。该平面可相对于吊杆108定向在三个空间定向的任一者上。
73.夹持器附件150被布置为连接至用于风力涡轮机叶片(作为待起吊的部件)的夹持器，该夹持器附件由作为多条缆线的第一缆线141、第二缆线142、第三缆线143、第四缆线144、第五缆线145和第六缆线146支撑。多条缆线从臂的远端悬吊，更具体而言，在该实施例中，第一缆线141和第二缆线142从第一臂131的远端悬吊，第三缆线143和第四缆线144从第二臂132的远端悬吊，并且第五缆线145和第六缆线146从第三臂133的远端悬吊。
74.当夹持器附件150从多条缆线悬吊时，其以具有工作空间的方式被悬吊。该工作空间由臂的形状和缆线的长度及数目限定出。通过操纵夹持器附件150从其悬吊的缆线中的一者或多者(优选为全部)的长度，夹持器附件150可在该工作空间内移动。该移动可在三个平移自由度(纵荡、横荡及垂荡)中的一者或多者上、可在三个旋转自由度(纵摇、横摇及艏摇)中的一者或多者上、或其组合。
75.在如图1b中示出的起吊设备的实施例中，多条缆线中的缆线成对地布置，其中第一缆线141和第二缆线142形成第一对，第三缆线143和第四缆线144形成第二对，并且第五缆线145和第六缆线146形成第三对，分别从第一臂131、第二臂132和第三臂133悬吊。
76.缆线经由滑轮和/或滑车从其各自的臂悬吊，滑轮和/或滑车是机械安装的，使得任何缆线的入口和出口定向可由滑轮/滑车合适地容纳。为此目的，滑轮和/或滑车自身可以通过例如使用适当的机械悬架(例如经由小型被动式铰链机构)来改变其定向。
77.在实施例中，被称作191、192和193的缆线附接点中的一者或多者可直接连接至船，例如连接至吊杆108，而不从臂悬吊。
78.夹持器附件150包括用于将缆线附接至其的六个附接点。如图1b所示，附接点在由夹持器附件150所包括的假想三角形的顶点附近以两个附接点成组地对准。该附接也可以选择任一其他形状，从而改变可用工作空间。在图1b的实施例中，夹持器附件150的形状大致为三角形。然而，在其他实施例中，夹持器附件150的形状可以不是三角形。
79.第一缆线141和第六缆线146附接于夹持器附件150的第一顶点151附近。第二缆线142和第三缆线143附接于第二顶点152附近。第四缆线144和第五缆线145附接于第三顶点153附近。通过缆线的这种配置，可通过操纵跨越相应臂的远端与夹持器附件150之间的一条或多条缆线的长度来控制夹持器附件150的六个自由度。
80.在如图1b中示出的起吊设备110的实施例中，当从俯视图观察时，第一臂131、第二臂132和第三臂133以恒定的角间距设置。在该具体实施例中由于提供了三个臂，因此这些臂相互间隔开120度。在其他实施例中，臂可以以非恒定的角间距设置。此外，例如第三臂133与第一臂131之间的间距和第三臂133与第二臂132之间的间距可以大致相等，而第一臂131与第二臂132之间的间距可以更小或更大。
81.全部三个臂之间也可以使用非恒定间距。例如，可使用大致140度、100度和120度的间距。
82.在图1b的起吊设备110的实施例中，第一臂131与第二臂132的形状基本相同，从而形成两个基本相同尺寸的臂。第三臂133的形状不同。
83.第三臂133基本上是直臂，而第一臂131和第二臂132基本上是弯曲的。在该具体实施例中，第一臂131和第二臂132中的曲度是通过在一定角度下互连的多个连接的直臂区段获得的。
84.第一臂131和第二臂132在其近端处在与基座120基本相同的平面内延伸。然而，由于其曲度，第一臂131的远端和第二臂132的远端基本平行于吊杆108延伸。
85.如果吊杆基本平行于重力矢量g定向，则基本平行于吊杆108可意味着基本平行于重力矢量g。替代地，可以以相对于重力矢量g成一定角度(例如，成0
°
与5
°
、5
°
与10
°
、10
°
与15
°
、15
°
与20
°
之间的角度或大于20
°
的角度)设置吊杆108。
86.在该具体实施例中，作为不同尺寸的臂的第三臂133基本上在与基座相同的平面内延伸，第一臂131的远端和第二臂132的远端基本垂直于第三臂133定向。
87.如图1b所示，附接模块120连接至吊杆108，使得吊杆108与作为不同尺寸的臂的第三臂133基本上设置在相同平面内。当起吊设备110处于使用中时，该平面与重力矢量g基本上正交地定向。
88.图1b的起吊设备110还包括控制系统(未示出)，控制系统包括多个绞盘，缆线可在所述多个绞盘上缠绕和解绕。在图1b中用附图标记166表示两个绞盘，其与第三臂133相关联，从而与第五缆线145和第二缆线146相关联。优选地，为起吊设备110所包括的其长度要被控制的每个缆线提供绞盘。
89.当起吊设备110具备绞盘时，缆线无需沿着起重机107延伸至否则将设置在船101上(例如，在其甲板上)的绞盘。在图1b中，绞盘166设置在基座120上。
90.在其他实施例中，绞盘166中的一者或多者可设置在臂上的位于臂的远端与臂的近端之间的任何位置。在又一些其他实施例中，绞盘166不设置在起吊设备110上，而是设置在船101上和/或起重机107上的其他地方。在后一种实施例中，绞盘可能更重从而更强有
力，以能够承载更大负载。在此情况下，缆线中的任一者可沿着一个或多个滑轮和/或滑车改道(re-routed)。
91.当绞盘166设置在基座120中或上时，绞盘166可设置在由臂的远端和基座120限定出的角锥体之外。
92.该控制系统还包括控制器，其被布置为优选地以协同方式控制绞盘，从而操纵该夹持器附件150在工作空间内的位置和/或定向。该控制器可被布置为同时控制多个绞盘的缠绕或解绕，以便根据需要操纵夹持器附件150的位置和/或定向。
93.例如，可使用经由操纵杆的用户输入来提供夹持器附件150的期望的位置和/或定向或与夹持器附件150在几何形状上相关的任意点，该位置是已知的或可以通过控制系统使用专用传感器测得。可以通过操纵杆控制的这样的任意点也可以是例如涡轮机叶片的根部，其附接至叶片夹持器。
94.另外地或替代地，控制系统可被布置为确定夹持器附件150和/或从夹持器附件150悬吊的负载的当前位置和/或定向与夹持器附件150和/或从夹持器附件150悬吊的负载的期望位置和/或定向之间的差异。
95.通过减小该差异，控制器可例如相对于吊舱106和/或其转子定位和/或定向涡轮机叶片102，使得涡轮机叶片102可被附接。
96.该控制系统可被布置为确定夹持器附件150和/或基座120与连接多个臂130的远端的平面之间的相对位置，或夹持器附件150和/或从夹持器附件150悬吊的负载与连接多个臂130的远端的平面之间的相对位置，和/或确定夹持器附件150和/或从夹持器附件150悬吊的负载与吊舱106之间的相对位置。
97.该控制系统还可以被布置为补偿例如由波浪和风产生的船运动。因而，可使悬吊的有效负载稳定并且基本上防止其相对于地球固定参考系(earth-fixed frame of reference)的移动。
98.起吊设备110还可以包括多个力传感器，所述力传感器被布置为提供与缆线中的一者或多者上的张力有关的传感器信号。这种传感器可设置在缆线从臂悬吊的点与缆线附接至夹持器附件150的点之间，或替代地或另外地，所述传感器也可以被提供为绞盘中的集成部分。例如，可通过测量绞盘在缆线上产生的扭矩来间接地测量张力。
99.控制系统可被布置为接收传感器信号并基于接收到的信号控制绞盘。例如，当缆线中的一者或多者中的张力超过或低于阈值时，夹持器附件150可以被重新定位和/或重新定向，使得不再超过阈值，优选地使得该控制系统保持稳定。
100.图2a示出了类似于图1b的实施例的起吊设备110的实施例，但具有两个额外特征，这两个额外特征都为任选的。
101.作为第一种选择，起吊设备110具备脐带(umbilical)162，该脐带设置在作为臂中一者的第一臂131与夹持器附件150之间。脐带162可用于在夹持器附件150与起重机107之间传送数据信号，并且任选地，经由起重机107传送到船101和控制系统。数据信号可包括来自一个或多个力传感器的数据，所述力传感器可设置在夹持器附件150上。夹持器附件150还可以设置有其他传感器，诸如相机、接近传感器(proximity sensor，近程传感器)、需要测量例如夹持器附件150相对于空间中的另一点(例如风力涡轮机的一部分)的位置和定向的任何其他传感器或其任意组合。由此传感器输出的信号也可以经由脐带162被传送，脐带
162可以例如布置为具有一个或多个芯的缆线，所述芯可包含传导材料(诸如铜和/或光缆)。
102.作为第二种选择，该起吊设备110被布置为用于容纳起重机的辅助缆线164，该辅助缆线164被布置为经由基座120悬吊于起重机107与夹持器附件150之间。因而，起重机107(其通常被布置为用于起吊大重量)任选地与起吊设备结合，可用于承载夹持器附件150的重量的至少一部分，以及与夹持器附件150连接的任何附接或悬吊的负载，诸如风力涡轮机叶片102。这可以减小起吊设备110所包括的多个臂中的至少一个臂上的负载和/或悬吊夹持器附件150的缆线上的负载。这又可以允许使用较小和/或较轻的起吊设备110。
103.图2a还以虚线示出了臂的远端与基座120之间的假想角锥体170。如在图2a中可见，夹持器附件150可在该假想角锥体170外部延伸。
104.图2b示出了起吊设备110的替代实施例，其中臂的形状不同于图2a中所示的臂。在图2b的起吊设备110中，臂的远端和基座120限定出角锥体，该角锥体的形状比图2a中的角锥体170更平。
105.图3a和图3b分别示出了起吊设备110的实施例的侧视图和正视图，起吊设备110包括基座120以及从该基座120延伸的第一臂131、第二臂132和第三臂133，基座120包括吊杆附接模块122。夹持器附件150从缆线140悬吊。
106.在图3a和图3b中，坐标系由三个正交轴x、y和z限定。z轴为指向重力矢量g的相反方向的竖直轴，并且由x轴和y轴跨越的平面为水平面。从右手的角度看，在图3a中，x轴指向纸内，在图3b中，y轴指向纸外。
107.通过操纵缆线140在臂的远端与其在夹持器附件150上的附接点之间的长度，可操纵夹持器附件150的位置和/或定向。夹持器附件150的极端位置和定向界定了夹持器附件150的工作空间。
108.在图3a中，以由虚线180界定的区域示出了示例性工作空间。在y轴上，该工作空间被限制在第一臂131的远端和第二臂132的远端与第三臂133的远端之间。
109.在图3a和图3b中，由虚线180界定的工作空间仅为示例。在起吊设备110的不同实施例中，可实现不同的工作空间。工作空间的尺寸和形状例如取决于可用的最大缆线长度、臂的形状、吊杆108的形状、夹持器附件150的形状、起吊设备110如何连接至吊杆108及在哪一定向上、任何绞盘的使用及位置、一条或多条缆线在其上延伸的滑轮和/或滑车、任何其他因素或其任意组合。
110.此外，如在图3a和图3b中描绘的工作空间仅涉及夹持器附件150的平移自由度，但等效地还存在旋转或定向工作空间(未示出)。通过恰当地控制臂与夹持器附件150之间的缆线长度，还可以实现围绕x轴的旋转、围绕y轴的旋转和/或围绕z轴的旋转。围绕各轴可用的旋转度的量也可以包括在夹持器附件150的工作空间中，并且也可以取决于夹持器附件150的形状及缆线附接点、可用缆线长度、臂的形状、任何其他因素或其任意组合。
111.图4示出了起吊设备110的替代实施例，其连接至起重机107的吊杆108。起重机107定位于在水体103上漂浮的船101上。
112.在图4的实施例中，起吊设备110包括六个臂130和多条缆线140，夹持器附件150从所述缆线悬吊。例如，图4的起吊设备110可包括六条缆线140，未划分成两两成对的缆线，而是每条缆线分配至每个臂130且附接至夹持器附件150上的特定点。
113.起吊设备110还设置有辅助缆线164，被布置为用于支撑夹持器附件150和连接至夹持器附件的风力涡轮机叶片102’的重量的一部分，其中风力涡轮机叶片可能占该重量的大部分。
114.除了具有三个或六个臂的起吊设备110以外，还可以设想具有任何其他数量(诸如四个、五个、七个、八个或甚至更多)的臂的起吊设备110。另外，结合任意数量的臂，可使用任意数量的缆线。在缆线中，一些或优选地全部缆线的长度可以是可控的，以用于操纵夹持器附件150和/或连接至夹持器附件150的负载的位置和/或定向。
115.独立于起吊设备、缆线和夹持器附件的精确配置，该控制系统被布置为测量、确定和/或计算夹持器附件150和/或悬吊的负载(下文通常表示为“有效负载”)相对于基座120(或关于与基座120静态有关的任何其他参考)的位置和/或定向，以测量以下相对位置和/或定向中的至少一者或多者，即：在有效负载与基座之间、在有效负载与船之间、在有效负载与吊舱106或其转子上的任一点之间，并使用该相对位置测量来计算用于命令绞盘控制缆线的适当控制动作。
116.此外，控制系统可使用在缆线中测得的力信息来计算合适的缆线轨迹，以便抵抗船的运动、起重机的运动、有效负载与涡轮机之间的相对运动来移动或稳定有效负载，和/或抵抗外部影响(诸如直接施压于有效负载上的风的负载及因此诱发的运动)来稳定有效负载。
117.该控制系统还可以被布置为使得缆线不会执行不期望的运动，所述不期望的运动可导致有效负载的不期望和不受控制移动。该控制系统可被布置为包含多级级联控制回路，以便确保基座120与有效负载之间的力、扭矩和/或位置与速度的闭环控制。
118.该控制系统还可以被布置为补偿有效负载相对于船的运动、起重机的运动之间的全部相对运动，或抵消静态和/或可移动吊舱与悬吊于起重机上的有效负载之间的全部相对运动。
119.虽然在不同图中，臂被体现为桁架结构，其中相应缆线延伸穿过桁架结构，但臂中的一者或多者可不同地布置。此外，相应的缆线可在臂的上方、下方和/或旁边延伸，和/或在基座与船之间以完全不同的方式被引导。
120.例如，图1b中，分别在缆线附接点191和192上的离开起吊设备110的臂131和132的缆线141和142以及缆线143和144可被引导至替代缆线附接点(未示出)，所述替代缆线附接点然后直接安装于吊杆108上，而非安装于起吊设备的臂131和132上。可在不影响夹持器附件150的可用工作空间的情况下进行这种机械布置改变。然而，如图1b所示的实施例可具有以下优点：缆线不会以其他方式干扰起重机107的正常运行。
121.图5示出了起吊设备101的又一实施例，其中作为船附接模块的框架194连接至船，在该示例中，连接至其甲板。多条缆线140(在该示例中，六条缆线)跨越在船附接模块194的缆线引导元件190与夹持器附件150的缆线附接点之间。夹持器附件150还由辅助缆线164支撑。
122.通过操纵多条缆线中的一条或多条(优选为全部)缆线140在船附接模块194的缆线引导元件190与夹持器附件150(及辅助缆线164)的缆线附接点192之间的跨越缆线长度，可控制夹持器附件150在该工作空间内的位置和/或定向。
123.如图5所示，缆线附接点192被布置为三角形，作为第一多边形。缆线引导元件190
被布置为矩形，作为第二多边形，其中缆线引导元件190中的四个设置在矩形的角上，并且两个设置在矩形的棱线上。
124.在图5的实施例中，夹持器附件的缆线附接点设置在夹持器附件的两侧(即顶侧和底侧)上。在起吊设备的不同实施例中，缆线附接点可仅设置在夹持器附件的一侧上，或甚至设置在夹持器附件的多于两侧上。
125.船附接模块194或其一部分可附接至船的一个或多个不同部分，例如甲板、起重机的一部分、船体、船的任何其他部分或其任意组合，或可甚至位于另一船上。
126.图6示出了用于起吊海上风力涡轮机叶片的起吊设备110的又一实施例。起吊设备110是安装于船的已存在的起重机107上的一种选择。起吊设备110可作为成套零件提供，并且在一种方法中，该成套零件的不同部件可单独安装至起重机107。这些部件可例如安装于图6或图8的设备中。
127.可理解，起吊设备通常可包括不同的部件；在部件于连接状态下彼此连接的一些示例中，部件可在连接至起重机和/或船之前彼此断开。如果部件未相互连接，则在将其单独安装至可能已存在于船上的起重机107之前可能不需要断开部件。
128.起吊设备110包括作为多个臂的第一臂131、第二臂132和第三臂133。因此，用于将起吊设备安装至起重机的成套零件可包括第一臂131、第二臂132和第三臂133，如例如在图6中描绘。特别是，第一臂131和第二臂132的尺寸可以基本相同。此外，作为另一种选择，第三臂133的尺寸可以不同于第一臂131和第二臂132。任选地，第一臂131的形状可相对于第二臂132的形状成镜像。
129.第一臂131和第二臂132可在近端处连接至起重机107。因此，第一臂131和第二臂132可在其近端处包括连接构件，并且该成套零件可包括作为船附接模块一部分的一个或多个连接元件，所述连接元件用于将第一臂131和第二臂132在其相应连接构件处连接至起重机。例如，可使用一个或多个夹紧连接件、螺栓、焊接件、垫板孔眼、具有用于接纳焊接或以其他方式连接至臂的螺栓的孔洞的板、任何其他类型的连接件或其任意组合来将臂连接至起重机。用于连接的所需部件(诸如一个或多个夹钳、螺栓或任何其他连接元件)可以与成套零件一起提供。
130.在第一臂131和第二臂132的远端处分别设置缆线附接点191和192。此外，在第三臂133的远端处设置缆线附接点193。多条缆线140跨越缆线附接点与夹持器附件150之间，该夹持器附件被布置为连接至专用于承载部件(例如涡轮机叶片)的夹持器。缆线附接点可以是缆线所固定的点。在另一实施例中，缆线附接点为滑轮，缆线在所述滑轮上在夹持器附件与绞盘之间被引导。在另一实施例中，缆线附接点被实施为绞盘。
131.在图6的实施例中，第三臂133在吊杆的顶部处或附近在起重机107的远端处被连接。因而，在使用中，第三臂133的至少一部分可定位于夹持器附件150上方。
132.图6的实施例中的缆线布置可基本上类似于如图1b所示和/或如在本说明书中详述的缆线布置。
133.作为一种选择，夹持器附件150也从起重机的辅助缆线164悬吊。例如，当具有大重量的部件必须从夹持器附件150悬吊时，辅助缆线164可用来防止使其他缆线140过载。
134.图7a和图7b分别以侧视图和正视图示出了图6的起吊设备110。图7a在起吊设备110的侧视图中示出了第三臂133在侧向方向(lateral direction，横向方向)上比第二臂
132和第一臂131延伸得更远。特别是，在由起重机107的吊杆和第三臂133限定的平面内，第三臂133的缆线附接点193可在侧向方向上(即，在垂直于起重机107的吊杆的方向上)比第二臂132延伸得更远。
135.作为图7a中描绘的一种选择，第三臂133以相对于水平面成一定角度定位。在其他实施例中，在使用中，第三臂133可基本水平地定向。优选地，第三臂133以相对于吊杆成一定角度设置到起重机107。
136.如图7b的正视图所示，作为一种选择，第一臂131与第二臂132以镜像方式类似地成形。第一臂131和第二臂132可以相对于起重机107的吊杆成一定角度定向，在正视图中吊杆可基本竖直定向。起重机与第一臂131之间的角度可基本相同于起重机与第二臂132之间的角度。以此方式，第一臂131、第二臂132和第三臂133的远端点和近端点可形成具有非零体积的多面体。
137.从远端点至近端点的线可在臂的前侧处、臂的中心线上或臂的后侧处限定。在图7a中，臂的前侧是位于附图的右侧处。在该示例中，可由臂的远端点和近端点以及通过将每个点连接至臂的全部其他点(远端点和近端点)限定出多面体。在图7a中，这意味着每个点(无论是近端点还是远端点)都将通过假想线连接到五个其他点以形成具有六个边的多面体，因为第一臂131的近端点与第二臂132的近端点重合。可以采用作为缆线引导元件的滑轮的轴线的中点作为远端点。可以采用可以供臂连接到吊杆的位置的中心点、下点、上点、外点或内点作为近端点。因此，多面体可以被限定在臂内和/或不包括臂，或围绕臂和/或包括臂。
138.图7a示出了起重机基座600与第三缆线引导元件193之间的第一偏移o1的一部分和起重机基座600与第二缆线引导元件192之间的第二偏移o2的一部分。为了图7a简洁起见，起重机基座600未在此示出，而是例如描绘于图1a中。
139.作为一种选择，图7b示出了第二缆线引导元件192与第一缆线引导元件192之间的偏移可以基本上为零。因此，第一缆线引导元件191与起重机基座600之间的偏移可基本等于第二缆线引导元件192与起重机基座600之间的偏移o2。缆线引导元件可以实施为滑轮。
140.偏移将被理解为两个部件之间沿单一方向(该方向可例如平行于重力)的距离。例如，可穿过起重机基座600描绘第一假想水平面，并且可穿过第一缆线引导元件191描绘第二假想水平面。
141.起重机基座600与第一缆线引导元件191之间的偏移则可以是第一假想水平面与第二假想水平面之间的距离—因此其可为竖直偏移。因此，起重机基座600和第一缆线引导元件191中的一者或两者在水平面中的改变不影响偏移。因此该偏移与两个部件之间的距离被不同地计算，所述距离为在两个部件之间描绘的直线的长度。
142.竖直偏移可取决于吊杆相对于水平面的定向。因此，仅对于吊杆108的特定定向，起重机基座600与第一缆线引导元件191之间的偏移可小于起重机基座600与第三缆线引导元件191之间的偏移。例如，该定向可大于20度、大于45度、大于60度或甚至大于75度，优选地为80度或85度或更大以安装高的涡轮机。
143.图7a和图7b中示出了沿着吊杆的第一路径长度772和沿着吊杆108的第二路径长度773，这些路径长度可部分重叠。第一路径长度772经由第二臂132设置在起重机基座600与第二缆线引导元件191之间，并且第二路径长度773经由任选的第三臂131设置在起重机
基座600与第三缆线引导元件193之间。第二路径长度773可大于第一路径长度772，例如由于在第二臂132和第三臂133上的路径长度之差，和/或由于在吊杆108的远端777与第二臂132之间的距离。
144.路径长度可沿着包括不同区段的路径，所述区段可相对于相邻区段成一定角度。路径长度的定向可基本上对应于吊杆108和/或臂的中心线。
145.图8描绘了起吊设备110的又一实施例，包括第一臂131、第二臂132和第三臂133。可将三个臂与起重机107分开设置，例如，设置在如上论述的成套零件中。
146.作为也适用于其他实施例的选择，臂成形为包括多个桁架的开放结构。因而，臂可以是轻质且坚硬的。作为又一种选择，臂可以包括由板材料制成的一个或多个板。可使用板将臂连接至起重机。
147.作为也可以应用于其他实施例的又一种选择，起吊设备可包括一个或多个绞盘802。借助绞盘，可控制缆线140中的一者或多者的长度。
148.特别是，绞盘中的一者或多者或全部可定位于第一臂131和第二臂132下方。绞盘的下部位置并且因此相对于起重机基座600的较小偏移可降低起重机(以及支撑该起重机的船)的重心。这种较低的重心可增加船的稳定性，并且将使得起重机的吊杆末端附近的重量较小，否则可能会引起沿着吊杆的大应力。成套零件的实施例可以包括一个或多个绞盘以及一个或多个连接构件，所述连接构件用于将绞盘连接至起重机107。
149.因而，应理解，一个或多个绞盘可设置在第一臂131、第二臂132和/或第三臂133中的一者或多者上，和/或一个或多个绞盘可与第一臂131、第二臂132和/或第三臂133中的一者或多者分开设置。
150.图9a示出了图8的起吊设备110的侧视图。如在图9a中可见，作为一种选择，在使用中第三臂133可以相对于水平面成一定角度向下定向。
151.图9b示出了图8的起吊设备110的正视图。如在图9b中可见，第一臂131和第二臂132相对于起重机107成一定角度定向。因此，例如，第一臂131和第二臂132可在远离第三臂133的方向上延伸。
152.在图6至图9b的起吊设备110的实施例中，作为一种选择，起吊设备150从六条缆线悬吊，具有任选的第七辅助缆线164。
153.根据图6至图9b的实施例将立即变得明显的是，船附接模块不一定包括与臂连接的基座。因此，船附接模块可包括多个臂，缆线引导元件设置在臂的远端处。换句话说，基座可由起重机和/或船提供。
154.起吊设备的实施例可包括视觉系统，其被布置为用于确定起吊设备150相对于吊杆的末端上的任意但静态的点的位置和/或一个或多个定向。视觉系统可包括用于确定视觉系统的特定传感器与起吊设备150上的特定点之间的距离的一个或多个相机、激光器、激光雷达(lidar)、声纳(sonor)和/或反射器和/或主动或被动标识器，或任何其他遥感器和传感器/标识器组合。
155.整个视觉系统可设置在其中一个臂(例如第三臂133)上。在其他实施例中，视觉系统的不同部件可分布于第一臂131、第二臂132和第三臂133中的两者或三者上。例如，臂中的两者或三者可具备该视觉系统的一个或多个传感器。替代地，该视觉系统的至少一部分可设置在吊杆上。
156.在具体实施例中，该视觉系统被布置为确定该视觉系统的传感器与起吊设备150上的至少一些特定点之间的距离。起吊设备150上的点可标有标记，该标记被布置为反射由视觉系统的传感器发送的传感器信号，和/或被布置为具有可视觉识别的标识器。
157.另外地或替代地，该视觉系统可被布置为确定起吊设备150相对于固定点的位置和/或定向。该固定点可例如在船上，或在单柱104上，或在吊舱106上，或在风力涡轮机的任何其他元件上。
158.控制器可使用该视觉系统来例如通过控制一个或多个绞盘而控制悬吊有起吊设备150的缆线140中的至少一者的长度。该控制器可同时使用该视觉系统和一个或多个力传感器来控制绞盘中的一者或多者。
159.在以上描述中，应理解，当诸如层、区或基板的元件被称作“在另一元件上”或“至另一元件上”时，该元件直接在另一元件上，或也可以存在中间元件。另外，应理解，在以上描述中给出的值是通过示例给出，并且其他值可以是可行的，和/或可争取有其他值。
160.此外，本发明也可以通过比在此处描述的实施例中所提供的更少的部件体现，其中一个部件执行多个功能。本发明也可以使用比在图中所描绘的更多的元件来体现，其中在所提供的实施例中由一个部件执行的功能分布于多个部件上。
161.应注意，附图仅为通过非限制性示例给出的本发明的实施例的示意性表示。为了清晰且简洁描述的目的，在本文中将特征描述为相同的或单独的实施例的部分，然而，应理解，本发明的范畴可包括具有所描述的特征中的全部或一些的组合的实施例。
162.词语“包括”不排除除权利要求中列出的特征或步骤以外的特征或步骤的存在。此外，词语“一(“a”和“an”)不应被解释为限于“仅一个”，而是用来表示“至少一个”，并且不排除多个。
163.本领域技术人员将容易理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以修改描述中发明的各种参数及其值，并且可以组合公开和/或要求保护的各种实施例。