1.1 Løsningsfase del 1 Løsningfase del 1 blev brugt til at udvikle koncepter til løsninger af problemstillinger

Transkript

1 1 Løsningsfase I dette kapitel vil der blive udarbejdet forskellige løsnings forslag der vil leve op til problem beskrivelsen samt de opstillede kravspecifikationer 1.1 Løsningsfase del 1 Løsningfase del 1 blev brugt til at udvikle koncepter til løsninger af problemstillinger Figur 1 På denne figur ses ide 1.1 til projektet. Grundideen for denne er at hvert tårn har deres egen AUV, som er forbundet til tårnet med et kabel. AUV en har mulighed for at sejle væk fra tårnet ved hjælp af thrusters således at den kan komme udenom forhindringer som fx anoderne.

2 Figur 2 Denne figur er en detailtegning af AUV en til ide 1.1. Som det ses på figuren har AUV en en buet bund, for at maksimere overfladekontakten med tårnet. Den har en robotarm til at rense områder som er svært tilgængelige. AUV en bliver holdt fast til tårnet med magneter og bliver flyttet rundt på tårnet ved hjælp af hjul. Figur 3 På denne figur ses forslag til formløsninger for AUV en. Der er brugt runde former for at minimere den modstand der opstår fra havstrømme. Samtidig er idéen med en krum flade til maksimering af kontakten med tårnet også brugt i disse formløsninger.

3 Figur 4 Her ses der en tegning af et ide 1.2, som er blevet tegnet i den indledende fase af løsningsprocessen. Der er tegnet en AUV robot, som har en relativ rundt profil, og dette gør det nemmere at bevæge sig under vand. Derudover har enheden en stor thruster, som er monteret i enden, og dette er dens fremdriftssystem. Til opdriften har den fået nogle indbyggede ballastanke, som kan ses ude ved siderne. Af renseredskaber har den nogle børster, som er monteret på nogle fleksible robot arme, og på den måde kan den altså nå ind på de trængte områder. Figur 5 Her ses der en tegning af et ide 1.3, som er blevet tegnet i den indledende fase af løsningsprocessen. Dette er også en AUV robot, som har en kombination af redskaber for en bedre ydelse. Der ses en stor pumpe som er monteret bagerst på enheden, og denne skal bruges i forbindelse med hydropumpen, som er en højtryksrenser. Derudover har den også en børste som er monteret på en fleksibel arm. I bunden har den en stor gribe arm, som har til formål at gribe om monopilen ved rensningsprocessen. Til fremdrift og opdrift har den en justerbar thruster, som altså er bevægelig.

4 Figur 6 Her ses der en tegning af et ide 1.4, som er blevet tegnet i den indledende fase af løsningsprocessen. Denne AUV robot anvender to yder ballastanke til opdrift, og yderligere gør de det lettere for robotten at flyde på havoverfladen. Til fremdrift anvender den en thruster og til rensning bruger den ultralyd. Figur 7 På billedet ses ide 1.5 set fra oven. De røde cirkler symbolisere fastlåse thruster som kun bruges til at AUV en kan komme over overgangen mellem monopile og transition piece og anoderne. Det grønne er en arm som bruges til at rense de steder AUV en ellers ikke ville kunne rense, armen kan rotere 360 o og bruges hydroblasting til at fjerne biofouling. AUV en for sin energi fra solceller som ligger på AUV ens overflade. Når en afrensning er færdig vil AUV en sætte sig på transition piece over vand overfalden hvor solcellerne vil lade batteriet op.

5 Figur 8 På billedet ses ide 1.5 fra siden af. Som det ses på billedet har AUV en en kurveformet bund som gør at den bedre kan tilpasse sig fundamentes form, det vil betyde at AUV ens renseflade kan komme tætter på. De brune firkanter symboliserer hjulene som er med til at holde en fast afstand mellem AUV og fundamentet. AUV en bliver holdt fast til tårnet ved hjælp af kraftige magneter, den bevæger sig så på tårnet ved at en motor driver hjulene og den kan derved køre på fundamentet. For at komme fra tårnet bruges den orange arm som kan skubbe AUV en fra fundamentet. Figur 9 På billedet ses ide 1.5 fra bunden af. Her ses renseområde som er det gule, afrensningen foregår ved hyddroblasting, og AUV en vil have en indbygget pumpe. Som det også kan ses så er hjulene placeret inde på robotten for at optimere det område der kan afrenses. Pilen beskriver bevægelses retningen for hjulene, dog vil AUV en kunne dreje 360 o om sig selv

6 Figur 10 På billede kan der ses tre monopiles, der er forbundet med en skinne. Det er tænkt, at ved hjælp af en skinne skal AUV en transportere sig fra mølle til mølle. Derved kan det undgås at udvikle et navigations system, til at navigere i mellem møllerne. Figur 11 På billedet ses ide 1.6 som er et børste system, som er monteret foran på AUV en. Tanken var at den skulle fungere som børsterne i en vaskehal til biler. Med sådan nogle børster kan AUV en hurtigt afrense store områder, men der vil blive problemer med at komme ind under boatlanding, eller andre steder hvor monopiles.

7 Figur 12 På billedet ses ide 1.7 som viser hvordan en docking station ved hver monopile kan bruges til at lade AUV'en mens der afrenser. Det vigtigste med denne ide er at der sidder en docking station tæt ved hver mølle, som AUV en sejler hen til. Den vil kunne få ladet dens batterier op imens den afrenser. I selve docking station vil der kunne være forbindelse ind til land, eller kompresser hvis AUV en skal bruge tryk til at afrense med. Figur 13 På billedet ses ide 1.8 som er en AUV der anuhugger til tårnet ved hjælp af elektromagneter og afrenser ved hjælp af ultralyd. Ud fra de overstående idéer, er der blevet kigget på de koncepter som de består af, og opdelt dem i gode og dårlige aspekter ved dem: Gode Elektro magnet (Kabel) justerbar, nemmere frigørelse fra tårn Docking station ved hvert tårn mulig at få strøm til AUV Børster til store flader Dårlige Elektro mag. (Batteri) stort effektbehov Skinner på havbunden korrosion, scouring Børster til trængte områder og

8 Cavitation sikkert, effektiv, afrense huller Ultralyd god til forebygning Robotarme mulig at komme til snævre områder, fleksibel Hydroblast effektiv Justerbar thruster maksimere bevægelsesfriheden Rare earth mag (Bat), kraftige Solceller, nem tilgang til strøm, behøver ikke kabel Faste thruster simpelt En per mølle hyppigere rense frekvens Krum renseflade maksimere renseområdet, minimere afstanden Pumpe på tårn minimere AUV vægt og størrelse Hydrodynamisk profil minimere effektbehovet ved sejlads transport Cavitation kræver pumper Ultralyd Langsom afrensning, skal køre 24/7 Ydre balasttanke fylder meget Hydroblast højttryk, pumpe, farligt, spidsen skal være tæt på overfladen Solceller lav afrensnings frekvens Justerbar thruster fylder mere end fastmonteret, kræver mere strøm, mere mekanisk Rare earth mag (Kabel), kraftige, ikke justerbare Solceller (Kort afrensnigns frekvens), lader ikke under vandet og overskyet vejr, kræver stor overflade Faste thruster mindre manøvredygtig En per mølle dyr Pumpe på tårn mere vedligeholdelse, dyr, overførelse fra pumpe til AUV Hydrodynamisk profil mindre plads, mere kompleks struktur 1.2 Løsningsfase del 2 I løsningsfase del 2 arbejdes der videre med nogle af de gode koncepter fra løsningsfase del 1 og tabel der vil blive set bort fra at arbejde videre med Ultralyd fordi det kræver at det køre 24/7 ved hvert fundament, børster ses der også bort fra da de har en ulempe ved mere komplekse strukturere og trængte områder. Der kommer også yderlige ideer til hvordan det hydrodynamiske profil kan udformes.

9 Figur 14 På figuren ses ide 2.1. Grundtanken var at få så runde former som muligt for at minimere modstanden i vandet. AUV en bruger batteri til sejlads mellem vindmøllerne, og under rensning kobler AUV en sig på et kabel ved en docking station på vindmøllen hvorfra den lader batteriet og får strøm til systemet. De fire huller at ud- og indgangshuller til thrusterne. Til flytning rundt på fundamentet er der monteret kuglehjul under AUV en og så bruger thrusterne til at flytte sig med. Thrusterne der bruges er rim driven thruster. Figur 15 På billedet ses løsning 2.1 set fra bunden af. AUV en får energi fra et kabel. Afrensningen foregår ved hydroblasting fra de guleområder, dyserne er vinklet ud fra robotten og vil derved kunne rense et mindre stykke ud fra AUV ens krop. AUV en fasholdes til fundamentet ved hjælp af elektromagneter som vises med grå firkanter, den bevæger sig på tårnet ved hjælp af motor drevet hjul som symboliseres af brune firkanter. Den overkommer overgangsstykkerne ved at slukke elektromagneterne og bruge sine 45 o vinklet thrusteres.

10 Figur 16 På billedet ses løsning 2.1 set fra siden AUV en har en krum overflade oven på for at lettere lede havstrømmen omkring sig, yderlige har den også en krum bund som gør at den bedre tilpasser sig fundaments form. AUV en er udstyret med en robotarm for at hjælpe med afrensningen på trængte steder, når den ikke bruges skal den kunne trækkes tæt ind til AUV en så den ikke stikker ud og øger modstanden fra hav strømmen. Figur 17 På billedet ses løsning 2.1 ud fra, her ses det hvordan robotten er tilkoblet energikilden. Ideen er at der sammen med kablerne, til at lede strømmen fra vindmøllerne til transformerstationen, ligger et mindre kable til at føre strøm ud til en docking som er placeret ved hver mølle. Docking stationen føre strøm til AUV en under afrensningsprocessen, og lader samtidig et batteri op, batteriet gør at AUV en kan bevæge sig mellem møllerne

11 Endelige løsningsdel I den endelige løsning er der gennem diskussioner af de forrige ideer, fremkommet en endelige ide, som skal konstrueres med: Elektromagneter til at holde AUV en mod tårnet. Ved disse magneter kan AUV en let slippe fundamentet. AUV en udstyres med 4 hjul som gør at den kan køre op og ned af fundamentet, hjulene sidder inden for AUV ens ramme. En docking station som sidder ved vindmøllens platform for at undgå at den bliver udsat for biofouling. Docking stationen kobler et kabel til AUV en under rensnings processen, samtidigt bliver et batteri på AUV en ladt op. AUV en bruger et batteri under transporten mellem vindmøllerne, så den ikke skal trække et kabel efter sig. Der vil til frem driften i vandet blive brugt fast låste thrusters, thrusterne bliver også brugt til at styrer dybden. Til afrensning bruges skal der bruges cavitation, med dyser vinklet på ca. 45 o. der vil være flere dyser omkring på AUV en som skal kunne aktiveres separat, dyse hoved skal monteres på en arm eller en vifte der gør at den kan flyttes fra side til side for at få et større afrensnings område. Pumpen til cavitations anlægget skal være bygget på AUV en Neutral opdrift så der ikke skal bruges for meget energi på at AUV en kan dykke eller stige Nød GPS, et system der udløser en GPS bøje hvis strømmen svigter så AUV en er let at finde.