Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Die Rotoren heutiger Windenergieanlagen sind üblicherweise in weiten Azimutbereichen, meist 360°, winkelverstellbar, um den Rotor optimal in den Wind ausrichten zu können. Wenn sich jedoch in der Nähe ein Kran befindet, etwa ein Servicekran wie häufig bei Offshore-Windenergieanlagen, droht eine Kollision zwischen dem Rotor und dem im Betrieb befindlichen Kran. Denn während des Betriebs des Krans soll die Energieerzeugung möglichst nicht unterbrochen werden. Um solche Kollisionen zu vermeiden, sind im Stand der Technik Höhen- und/oder Schwenkbegrenzungen für den Kran vorge- sehen. Diese sind jedoch meist überbrückbar ausgeführt, so dass die Kollisionsvermeidung regelmäßig vom Geschick der Bedienpersonen abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Abhängig- keit vom Geschick der Bedienpersonen zu verringern oder auszuschalten und gleichzeitig den Betrieb von Windenergie ^¬ anlage und Kran so wenig wie möglich einzuschränken. Sie löst diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12. Die Merkmale der Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Soweit von einem um eine horizontale Achse drehbaren Rotor die Rede ist, ist eine im Wesentlichen horizontale Achse gemeint, bei der eine optimale Windausnutzung es erfordert, dass der Rotor in den Wind gedreht wird. Dies geschieht um eine vertikale Achse, worunter ebenfalls eine im Wesentli ^¬ chen vertikale Achse zu verstehen ist, die bevorzugt paral ^¬ lel zur Längsrichtung des Turms verläuft. Der vollständige Azimutbereich deckt vorzugsweise 360° ab, denkbar sind aber auch kleinere Winkelbereiche. Bevorzugt ist ein Motor zur Einstellung der Winkelstellung im vollständigen Azimutbereich vorgesehen. Nicht ausgeschlossen ist, dass der vollständige Azimutbereich einstellbar ist, etwa um aus anderen Gründen als einer Kollisionsgefahr mit dem Kran die Bewegungsfreiheit der Windenergieanlage gezielt einzuschränken.

Der Rotor umfasst vorzugsweise zwei oder drei Rotorblätter. Vorzugsweise ist das Lager zusammen mit dem Rotor gegenüber dem Turm drehbar. Windenergieanlage und Kran sind bevorzugt auf einer Offshore-Plattform angeordnet.

Ein erfindungsgemäßer Kran umfasst ein oder mehrere Lasttragmittel, die direkt oder indirekt über andere Lasttrag ^¬ mittel in einem Kranfundament verankert sind. Zumindest ei ^¬ nes der Lasttragmittel ist gegenüber dem Fundament derart beweglich, dass die Höhe des Krans veränderlich ist. Bevorzugt umfassen die Lasttragmittel einen Ausleger, der am oberen Ende einer im Fundament verankerten Kransäule um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert und mit der Säule oder gegenüber dieser um eine vertikale Achse drehbar ist. Unter einer Stellung des Krans ist die Gesamtheit der Posi ^¬ tionen aller beweglichen Lasttragmittel relativ zum Fundament zu verstehen. Ein Parkmodus ist eine Stellung, in der der Kran nicht zum Betrieb bestimmt ist oder nur solche Be- triebsstellungen einnehmen kann, in denen eine Kollision mit dem Rotor in jeder Winkelstellung des vollständigen Azimutbereichs ausgeschlossen ist. Dementsprechend können auch mehrere Parkmodi vorgesehen sein. Ein Betriebsmodus ist ein Bereich verschiedener Betriebs ^¬ stellungen, d.h. Stellungen, die der Kran bei Betrieb einnehmen kann. Die Erfindung befasst sich mit solchen Kranen, die so nahe an der Windenergieanlage angeordnet und so be ^¬ weglich sind, dass es wenigstens einen Betriebsmodus gibt, der zumindest eine Kollisionsstellung enthält, in der der Rotor in zumindest einer Winkelstellung des vollständigen Azimutbereichs mit dem Kran kollidieren kann. Im einfachs ^¬ ten Fall umfasst der Betriebsmodus sämtliche mögliche Stel ^¬ lungen des Krans.

Eine erfindungsgemäße Steuerung schränkt den Azimutbereich für den Rotor automatisch ein. Generell gilt, soweit die Erfindung bestimmte Maßnahmen einer Steuerung zuweist, dass diese Maßnahmen von der Steuerung automatisch ergriffen werden. Ebenso ist für die in den Ansprüchen 12 ff. enthaltenen Verfahrensschritte eine automatische Ausführung be ^¬ vorzugt. Die Steuerung arbeitet vorzugsweise elektronisch, zwingend ist dies jedoch nicht. Unerheblich ist, ob die Steuerung an einem Ort oder verteilt angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung kann ausschließlich aus der Steuerung bestehen oder auch weitere Komponenten umfassen . Die Einschränkung des Azimutbereichs geschieht bevorzugt über mechanische oder elektrische Bremsmittel für die Dreh ^¬ bewegung um die vertikale Achse, die ab bestimmten Winkel ^¬ stellungen wirksam werden. Denkbar sind auch ein oder meh- rere Anschläge mit einstellbarer Winkelposition.

Vorteilhafterweise ist der eingeschränkte Azimutbereich derart bemessen, dass es in keiner der Betriebsstellungen des Krans in dem Betriebsmodus zu einer Kollision mit dem Rotor kommen kann. In diesem Fall ist jegliche Abhängigkeit der Kollisionsvermeidung vom Geschick der Bedienperson ausgeschaltet .

Bevorzugt wird geprüft, ob der Kran in den Betriebsmodus gelangt. Entsprechend ist die Steuerung eingerichtet, zu prüfen, ob der Kran in einen Betriebsmodus gelangt. Diese automatische Prüfung erhöht die Betriebssicherheit.

In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn anhand eines elektrischen Parameters eines elektrischen Antriebs des Krans geprüft wird, ob der Kran in den Betriebsmodus gelangt. Entsprechend weist der Kran der erfindungsgemäßen Vorrichtung für seinen Betrieb mindestens einen elektrischen Antrieb auf und ist die Steuerung ist so eingerich- tet, um die Prüfung, ob der Kran in den Betriebsmodus ge ^¬ langt, anhand eines elektrischen Parameters des elektri ^¬ schen Antriebs vorzunehmen. In diesem Fall bedarf es keiner Schnittstelle zwischen der erfindungsgemäßen Steuerung und einer Bewegungssteuerung des Krans. Damit kann die Erfin- dung unabhängig vom konkreten Krantyp umgesetzt werden, und im Fall eines Wechsels des Krantyps sind keinerlei Anpas ^¬ sungen der jeweiligen Steuerungen erforderlich. Als Parame- ter kommen insbesondere die vom Kran abgenommene elektri ^¬ sche Leistung oder die Stromstärke in Betracht. Sofern der Kran mehrere Antriebe aufweist, wird der Parameter vorzugs ^¬ weise aus der von allen Antrieben gemeinsam aufgenommenen Leistung bzw. Stromstärke gebildet. Es ist allerdings un ^¬ schädlich, wenn, etwa aus Sicherheitsgründen, auch anderweitige Parameter in die Prüfung einfließen.

Vorteilhafterweise stammt die elektrische Energie zum Be- trieb des elektrischen Antriebs von der Windenergieanlage. Im Fall mehrerer Antriebe des Krans gilt dies bevorzugt für alle Antriebe, weiter bevorzugt für die gesamte Elektrik des Krans einschließlich seiner Bewegungssteuerung. In diesem Fall ist ein autarker Betrieb des Krans möglich, und die Vorteile der Erfindung, einen gleichzeitigen und reibungslosen Betrieb von Windenergieanlage und Kran zu ermög ^¬ lichen, treten besonders zutage.

Bevorzugt wird die Einschränkung des Azimutbereichs aufge- hoben, wenn der Kran in einen Parkmodus gelangt. Dement ^¬ sprechend ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Steuerung bevorzugt eingerichtet, die Einschränkung des Azimutbereichs aufzuheben, wenn der Kran in einen Parkmodus gelangt. Indem die Steuerung somit die Freigabe des voll- ständigen Azimutbereichs übernimmt, erübrigt sich eine ma ^¬ nuelle Freigabe. Die Prüfung, ob ein Parkmodus eingenommen ist, kann wiederum durch Erfassung eines Parameters eines oder mehrerer der elektrischen Antriebe des Krans erfolgen, zusätzlich oder stattdessen z.B. auch optisch über Licht- schranken oder Bilderfassung.

Vorteilhafterweise ist für den Kran ein Zweitbetriebsmodus vorgesehen, der einen Bereich von Zweitbetriebsstellungen umfasst, unter denen zumindest eine Zweitkollisionsstellung ist, die sich von sämtlichen Betriebsstellungen des ersten Betriebsmodus unterscheidet und bei der der Kran mit dem Rotor in zumindest einer Winkelstellung des vollständigen Azimutbereichs kollidieren kann. In diesem Fall wird beim Eintritt in den Zweitbetriebsmodus der Azimutbereich gegenüber dem vollständigen Azimutbereich so eingeschränkt, dass es in keiner möglichen Zweitbetriebsstellung des Krans in dem Zweitbetriebsmodus zu einer Kollision mit dem Rotor kommen kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuerung dementsprechend eingerichtet, den Azimutbereich in dieser Weise einzuschränken. Der Kran kann bei dieser Ausgestaltung flexibler eingesetzt werden. Denkbar ist, dass der Zweitbetriebsmodus einen Teilbereich der Betriebs- Stellungen des ersten Betriebsmodus umfasst, etwa wenn der Kran für kompaktere Lasten in geringerer Höhe arbeiten kann. Denkbar ist aber auch, dass die Betriebsstellungen des einen Betriebsmodus gänzlich andere sind als die des Zweitbetriebsmodus, so etwa wenn der Kran an einer Ecke ei- ner Offshore-Plattform angeordnet ist und je nach Ausrichtung des anliegenden Versorgungsschiffs verschiedene Win ^¬ kelbereiche abfährt. In entsprechender Weiterbildung sind neben dem ersten und dem Zweitbetriebsmodus auch weitere Betriebsmodi denkbar. Es können Begrenzungsmittel vorgese- hen sein, die ausschließen, dass der Kran unbeabsichtigt von einem Betriebsmodus in einen anderen gelangt, etwa einstellbare Anschläge oder Bremsmittel für einige oder alle Lasttragmittel. Denkbar ist aber auch eine softwareseitige Lösung, bei der die Auswahl eines Betriebsmodus dazu führt, dass die Antriebe, etwa Servomotoren, nur den zu diesem Mo ^¬ dus gehörigen Bereich an Betriebsstellungen abfahren können . Vorteilhafterweise wird die Winkelstellung des Rotors im vollständigen oder einem eingeschränkten Azimutbereich er- fasst und in Abhängigkeit davon das Umschalten des Krans in einen Betriebsmodus, für den es zumindest eine Kollisions- Stellung mit der erfassten Winkelstellung gibt, unterbunden. Entsprechend ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Steuerung eingerichtet, die Winkelstellung des Rotors im vollständigen oder einem eingeschränkten Azimutbereich zu erfassen und in Abhängigkeit davon das Umschalten des Krans in einen Betriebsmodus, für den es zumindest eine

Kollisionsstellung mit der erfassten Winkelstellung gibt, zu unterbinden. Hierdurch wird zum einen verhindert, dass der Kran gerade dann in Betrieb genommen wird, wenn der Rotor in einer Position ist, in der eine unmittelbare Kolli- sionsgefahr besteht. Im Fall mehrerer vorgesehener Betriebsmodi des Krans wird zum anderen unterbunden, dass eine Umschaltung in einen kollisionskritischen Modus erfolgt. Die Vorrichtung kann dann möglichst flexibel und zu ^¬ gleich möglichst gefahrlos betrieben werden. Bevorzugt er- folgt die Einschränkung des Azimutbereichs nicht nur für die konkrete Winkelstellung, sondern auch für benachbarte Winkelstellungen innerhalb eines Toleranzbereichs, so dass auch von kurzfristigen Änderungen der Winkelstellung keine Gefahr ausgeht.

Im vorgenannten Fall ist es weiter vorteilhaft, wenn der Rotor während des Unterbindens des Umschaltens des Krans in den Betriebsmodus mit der Kollisionsstellung in eine Winkelstellung gedreht wird, die innerhalb eines Azimutbe- reichs liegt, in dem Kollisionen mit dem Kran in dem Betriebsmodus ausgeschlossen sind. Entsprechend weist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Windenergieanlage einen Drehantrieb zum Drehen des Rotors in eine bestimmte Winkel ^¬ stellung innerhalb des vollständigen oder eines eingeschränkten Azimutbereichs auf, und die Steuerung ist weiter eingerichtet, während des Unterbindens des Umschaltens des Krans in den Betriebsmodus mit der Kollisionsstellung den Rotor mittels des Drehantriebs in eine Winkelstellung zu drehen, die innerhalb eines Azimutbereichs liegt, in dem Kollisionen mit dem Kran in dem Betriebsmodus ausgeschlos ^¬ sen sind. Hierdurch kann der Rotor, wenn er sich in dem Mo- ment, in dem eine Inbetriebnahme des Krans gewünscht ist, in einer kollisionskritischen Winkelstellung befindet, selbsttätig aus dieser herausgedreht werden.

Im letztgenannten Fall ist es überdies vorteilhaft, wenn nach dem Drehen des Rotors in die Winkelstellung der Azimutbereich so eingeschränkt wird, dass es in keiner der Be ^¬ triebsstellungen des Krans in dem Betriebsmodus zu einer Kollision mit dem Rotor kommen kann, und die Unterbindung des Umschaltens des Krans in den Betriebsmodus aufgehoben wird. Entsprechend ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Steuerung ferner eingerichtet, nach dem Drehen des Rotors in die Winkelstellung den Azimutbereich so einzuschränken, dass es in keiner der Betriebsstellungen des Krans in dem Betriebsmodus zu einer Kollision mit dem Rotor kommen kann, und die Unterbindung des Umschaltens des Krans in den Betriebsmodus aufzuheben. In diesem Fall wird selbsttätig dafür gesorgt, dass der Kran möglichst schnell, aber ohne Kollision den gewünschten Betrieb aufnehmen kann. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Bewegungsfreiheit des Krans in Abhängigkeit von einer bevorzugten Winkelstellung des Rotors im Azimutbereich eingeschränkt wird, so dass dieser nur in einem bestimmten von mehreren Betriebsmodi betrieben werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst entsprechend die Sicherungseinrichtung Begrenzungsmittel zum Einschränken der Bewegungsfreiheit des Krans, so dass dieser nur in einem bestimmten von mehreren Betriebsmodi betrieben werden kann, und Mittel zur Bestimmung einer bevorzugten Winkelstellung des Rotors im Azimutbereich sowie eine Einsteileinrichtung zur Einstellung der Begrenzungsmittel in Abhängigkeit von der bevorzugten Win ^¬ kelstellung vorgesehen sind. Die Abhängigkeitsprüfung kann von der Steuerung übernommen werden. Die bevorzugte Winkelstellung kann vorteilhafterweise die Windrichtung sein oder auch eine davon abweichende Sollstellung für den Rotor. Mit dieser Weiterbildung der Erfindung lässt sich eine möglichst gute Windausnutzung mit einer größtmöglichen Flexi- bilität des Kranbetriebs kombinieren. Die bevorzugte Win ^¬ kelstellung kann auch ein Bereich an Winkelstellungen sein, etwa wenn die Windenergieanlage in einem Trudelbetrieb läuft. Die Begrenzungsmittel werden dann entsprechend so eingestellt, dass es in keiner Winkelstellung des Bereichs zu einer Kollision zwischen Rotor und Kran kommen kann. In die Bestimmung des Bereichs kann auch die Windstärke ein ^¬ fließen, die die Steuerung mittels eines Anemometers misst.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an- hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik; Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 ;

Fig. 3: eine schematische Draufsicht auf eine erfindungs ^¬ gemäße Vorrichtung; Fig. 4: die gleiche Ansicht wie in Fig. 3 mit einge ^¬ schränktem Azimutbereich; Fig. 5: die gleiche Ansicht wie in Fig. 4 mit weniger

weit eingeschränktem Azimutbereich; eine Teilansicht von Fig. 3 bis 5 mit weiteren Details zur Steuerung; ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer möglichen Arbeitsweise der Erfindung.

In Fig. 1 sieht man eine schwimmende Offshore-Plattform 1, auf der ein vertikaler Turm 2 einer Windenergieanlage befestigt ist. Am oberen Ende des Turms 2 befindet sich ein Lager 3, in dem sich ein Rotor 4 mit drei Rotorblättern 4a, 4b und 4c um eine horizontale Achse 3a dreht. Das Lager 3 ist mit dem Rotor 4 um eine vertikale Achse 5 gegenüber dem Turm 2 drehbar.

Auf der Plattform 1 ist außerdem ein Kran umfassend einen Ausleger 6 und eine Kransäule 7 befestigt. Diese Befesti ^¬ gung erfolgt über ein von der Plattform 1 abragendes Kran fundament 8. Fig. 2 zeigt hierzu in vergrößerter Darstel ^¬ lung den in Fig. 1 mit dem gestrichelten Kreis F2 umrande ten Bereich.

Der Ausleger 6 des Krans ist am oberen Ende der Kransäule 7 so gelagert, dass er um eine horizontale Achse 6a schwenken kann. In Fig. 1 sind demgemäß zwei Schwenkpositionen dargestellt. In einer davon, einer Betriebsstellung, ragt der Ausleger 6 so weit nach oben, dass er mit einem Blatt 4a des Rotors 4 kollidieren kann. Dies will die Erfindung vermeiden .

Dass Windenergieanlage und Kran auf derselben Plattform an- geordnet sind, ist nicht zwingend, wenngleich die Vorteile der Erfindung hierbei besonders zur Geltung kommen. Denkbar ist aber auch eine unabhängige Anordnung von Windenergieanlage und Kran, jedoch in solcher Nähe, dass Kollisionsge ^¬ fahr besteht.

Fig. 3 zeigt von oben einen vollständigen Azimutbereich von 360° für die Winkelstellungen des Rotors 4, symbolisiert durch den umlaufenden gestrichelten Kreis 9. Der Kran befindet sich in diesem Fall in einem Parkmodus, d.h. der Ausleger 6 ist so weit nach unten geschwenkt, dass er von den Rotorblättern 4a, 4b und 4c nicht erreicht werden kann.

In Fig. 4 ist der Azimutbereich demgegenüber eingeschränkt, symbolisiert durch das gestrichelte Kreissegment 9a, das den Bereich veranschaulicht, in dem sich die Rotorblätter bewegen können. In diesem Fall kann der Ausleger 6 gefahrlos nach oben geschwenkt und ggf. auch in einem Winkelbe ^¬ reich von etwa 180° um eine vertikale Achse geschwenkt wer ^¬ den, symbolisiert durch den gestrichelten Halbkreis 10.

Anstelle des Lagers 3 und der Achse 3a für den Rotor 4 ist in Fig. 4 ein darunter angeordneter Drehantrieb 16 eingezeichnet, mit dem das Lager 3 samt Rotor 3 in verschiedene Winkelstellungen des Azimutbereichs gedreht werden kann.

Der Kran weist einen elektrischen Antrieb 11 auf, der von der Windenergieanlage versorgt wird. Mit 12a, 12b sind ent ^¬ sprechende Versorgungs- und Steuerleitungen gekennzeichnet. Diese verlaufen über eine Steuerung 13, die ständig die Leistungsaufnahme des Krans prüft und im Fall eines An ^¬ stiegs, der auf eine Inbetriebnahme des Krans schließen lässt, den vollständigen Azimutbereich gemäß Fig. 3 auf den eingeschränkten gemäß Fig. 4 umstellt. Über die Leitung 12a kann die Steuerung 13 auch den Drehantrieb 16 ansteuern.

Fig. 5 zeigt einen Zweitbetriebsmodus für den Kran, in dem sein Bewegungsradius auf einen Viertelkreis 10a einge ^¬ schränkt ist, wodurch aber der Azimutbereich für die Windenergieanlage vergrößert ist, symbolisiert durch das grö ^¬ ßere Kreissegment 9b.

Wie in Fig. 6 dargestellt, kann die Steuerung 13 mit einer Windfahne 13a und/oder Kamera 13b ausgestattet sein. Die Windfahne 13a dient der Bestimmung der Windrichtung und kann auch auf dem Turm 2 angebracht sein. Sie kann ferner mit einem Anemometer zur Bestimmung der Windstärke kombiniert sein. Die Kamera 13b ist auf die Windenergieanlage gerichtet und dient der Bestimmung der aktuellen Winkel ^¬ stellung des Rotors 4. Eine weitere Kamera 13c zielt auf den Kran, so dass die Steuerung 13 überprüfen kann, ob sich der Kran in einem Ruhe- oder in einem bestimmten Betriebsmodus befindet. Am schwenkbaren Krangehäuse ist ein Fort- satz 14 befestigt, der beim Schwenken an die Anschläge 14a und 14b anschlägt, wodurch die Schwenkbewegung des Krans begrenzt wird. Die Anschläge 14a und 14b sind entlang einer auf der Plattform 1 angeordneten, den Kran umlaufenden Schiene 15 beweglich. Sie weisen Antriebe auf, mit denen sie in die durch die eingezeichneten Doppelpfeile veranschaulichten Richtungen bewegt werden können. Die Antriebe werden von der Steuerung 13 angesteuert, was durch die Lei- tungen 12c, 12d symbolisiert ist. Die Steuerung 13 kann da ^¬ mit festlegen, in welchem Radius sich der Kran bewegen kann, also beispielsweise im Halbkreis 10 gemäß Fig. 4 oder im Viertelkreis 10a nach Fig. 5.

Gemäß dem in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramm befindet sich die Vorrichtung zunächst im Normalbetrieb, d.h. der Kran befindet sich in einem Parkmodus und für die Windenergieanlage steht der vollständige Azimutbereich zur Verfügung. In einer Warteschleife wird dann ständig überprüft, ob der

Kran in einen Betriebsmodus gelangt. Dies kann durch Über ^¬ wachung der über die Leitung 12b in den Kranantrieb 11 eingespeiste Leistung, durch eine Schnittstelle zur Kransteue ^¬ rung oder durch Überwachung des Krans mittels der Kamera 13c geschehen. Wird ein Betriebsmodus am Kran festgestellt, erfolgt eine automatische Prüfung, ob die Winkelstellung des Rotors 4 so ist, dass Kollisionsgefahr besteht. Ist das der Fall, so wird der Rotor 4 mittels des Antriebs 16 aus der Gefahrenzone gedreht. Anschließend wird der Azimutbe- reich so eingeschränkt, dass für sämtliche Betriebsstellun ^¬ gen des Betriebsmodus Kollisionen zwischen Rotor 4 und Kran ausgeschlossen sind. In einer anschließenden Warteschleife wird abgewartet, bis der Kran wieder in einen Parkmodus ge ^¬ langt. Dies kann durch Leistungsabfall an der Leitung 12b, über eine Schnittstelle oder mittels der Kamera 13c über ^¬ wacht werden. Ist ein Parkmodus erreicht, wird die Ein ^¬ schränkung des Azimutbereichs aufgehoben, und der Normalbe ^¬ trieb kann fortgesetzt werden.