BE1025057B1

BE1025057B1 - Steunstructuur voor een offshore windturbine en ballasthouder daarvoor

Info

Publication number: BE1025057B1
Application number: BE2017/5164A
Authority: BE
Inventors: Dieter Wim Jan Rabaut; Sebastian Nekeman; Vincent Michael Hermeling
Original assignee: GeoSea N.V.
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-10-15
Also published as: EP3385451A2; EP3385451B1; BE1025057B9; DK3385451T3; BE1025057A1; BE1025057A9; EP3385451A3

Abstract

Beschreven wordt een steunstructuur voor een offshore windturbine. Deze omvat een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers die zijn ingericht om zich in een onderwaterbodem vast te zuigen en aldus de steunstructuur aan de onderwaterbodem te verankeren. Verder is de steunstructuur aan een bovenzijde voorzien van een aansluitflens voor een windturbinetoren. De bovenzijde omvat ook een ballasthouder waarin massa is opgenomen zodat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as. De ballasthouder zorgt ervoor dat de steunstructuur niet scheef zakt tijdens het indringen in de onderwaterbodem.

Description

(30) Voorrangsgegevens :

(73) Houder(s) :

GEOSEAN.V.

2070, ZWIJNDRECHT

België (72) Uitvinder(s) :

RABAUT Dieter Wim Jan 9000 GENT

België

NEKEMAN Sebastian

4819 AM BREDA

Nederland

HERMELING Vincent Michael

9050 GENTBRUGGE

België (54) Steunstructuur voor een offshore windturbine en ballasthouder daarvoor (57) Beschreven wordt een steunstructuur voor een offshore windturbine. Deze omvat een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers die zijn ingericht om zich in een onderwaterbodem vast te zuigen en aldus de steunstructuur aan de onderwaterbodem te verankeren. Verder is de steunstructuur aan een bovenzijde voorzien van een aansluitflens voor een windturbinetoren. De bovenzijde omvat ook een ballasthouder waarin massa is opgenomen zodat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as. De ballasthouder zorgt ervoor dat de steunstructuur niet scheef zakt tijdens het indringen in de onderwaterbodem.

a

Fig, 5

BELGISCH UITVINDINGSOCTROOI

FOD Economie, K.M.O., Middenstand & Energie

Publicatienummer: 1025057

Nummer van indiening: BE2017/5164

Dienst voor de Intellectuele Eigendom

Internationale classificatie: E02D 27/42

Datum van verlening: 15/10/2018

De Minister van Economie,

Gelet op het Verdrag van Parijs van 20 maart 1883 tot Bescherming van de industriële Eigendom;

Gelet op de wet van 28 maart 1984 op de uitvindingsoctrooien, artikel 22, voor de voor 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op Titel 1 Uitvindingsoctrooien van Boek XI van het Wetboek van economisch recht, artikel XI.24, voor de vanaf 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op het koninklijk besluit van 2 december 1986 betreffende het aanvragen, verlenen en in stand houden van uitvindingsoctrooien, artikel 28;

Gelet op de aanvraag voor een uitvindingsoctrooi ontvangen door de Dienst voor de Intellectuele Eigendom op datum van 16/03/2017.

Overwegende dat voor de octrooiaanvragen die binnen het toepassingsgebied van Titel 1, Boek XI, van het Wetboek van economisch recht (hierna WER) vallen, overeenkomstig artikel XI.19, § 4, tweede lid, van het WER, het verleende octrooi beperkt zal zijn tot de octrooiconclusies waarvoor het verslag van nieuwheidsonderzoek werd opgesteld, wanneer de octrooiaanvraag het voorwerp uitmaakt van een verslag van nieuwheidsonderzoek dat een gebrek aan eenheid van uitvinding als bedoeld in paragraaf 1, vermeldt, en wanneer de aanvrager zijn aanvraag niet beperkt en geen afgesplitste aanvraag indient overeenkomstig het verslag van nieuwheidsonderzoek.

Besluit:

Artikel 1. - Er wordt aan

GEOSEA N.V., Haven 1025-Scheldedijk 30, 2070 ZWIJNDRECHT België;

vertegenwoordigd door

BROUWER Hendrik Rogier, Meir 24 bus 17, 2000, ANTWERPEN;

een Belgisch uitvindingsoctrooi met een looptijd van 20 jaar toegekend, onder voorbehoud van betaling van de jaartaksen zoals bedoeld in artikel XI.48, § 1 van het Wetboek van economisch recht, voor: Steunstructuur voor een offshore windturbine en ballasthouder daarvoor.

UITVINDER(S):

RABAUT Dieter Wim Jan, Ekkergemstraat 97, 9000, GENT;

NEKEMAN Sebastian, Van Gentiaan 24, 4819 AM, BREDA;

HERMELING Vincent Michael, Kleemburg 58, 9050, GENTBRUGGE;

VOORRANG :

AFSPLITSING :

Afgesplitst van basisaanvraag :

Indieningsdatum van de basisaanvraag :

Artikel 2. - Dit octrooi wordt verleend zonder voorafgaand onderzoek naar de octrooieerbaarheid van de uitvinding, zonder garantie van de verdienste van de uitvinding noch van de nauwkeurigheid van de beschrijving ervan en voor risico van de aanvrager(s).

Brussel, 15/10/2018,

Bij bijzondere machtiging:

BE2017/5164

STEUNSTRUCTUUR VOOR EEN OFFSHORE WINDTURBINE EN BALLASTHOUDER DAARVOOR

TECHNISCH GEBIED VAN DE UITVINDING

De uitvinding betreft een steunstructuur voor een offshore windturbine. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het aan een onderwaterbodem verankeren van de steunstructuur. Tot slot betreft de uitvinding een ballasthouder die is ingericht om te worden geplaatst op een bovenzijde van de steunstructuur.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Een offshore windturbine wordt doorgaans op een steunstructuur geplaatst die op enige wijze met de zeebodem is verankerd. De steunstructuur is ingericht om de afstand van de zeebodem tot boven het wateroppervlak te overbruggen en kan op verschillende wijze zijn vormgegeven. Zo kan de steunstructuur een enkele paal omvatten (een monopaal) of zijn uitgevoerd als een vakwerkstructuur, ook wel aangeduid als jacket. De steunstructuur dient op enige wijze met de bodem te worden verankerd waarbij een paalfundering gangbaar is. De funderingspalen worden aan een onderzijde van de steunstructuur met de steunstructuur verbonden, bijvoorbeeld door middel van een groutverbinding.

Een voor de onderhavige uitvinding relevante steunstructuur wordt op andere wijze met de zeebodem verankerd, en omvat een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers (of ‘suction buckets’) die zijn ingericht om zich in een onderwaterbodem vast te zuigen en aldus de steunstructuur aan de onderwaterbodem te verankeren. Zuigemmeropeningen zijn hierbij in de richting van de zeebodem gericht. Eens de aan de steunstructuur bevestigde zuigemmers tot op de zeebodem zijn neergelaten en eventueel door zelfpenetratie gedeeltelijk in de zeebodem zijn gedrongen, wordt de inhoud van de zuigemmers onder een (gedeeltelijk) vacuüm gebracht waarbij de zuigemmers zich vastzuigen en (verder) in de zeebodem of andere onderwaterbodem dringen. Op deze wijze wordt de steunstructuur met de zeebodem verankerd. De steunstructuur omvat verder een aan een bovenzijde van de steunstructuur voorziene aansluitflens voor een windturbinetoren. De aansluitflens leidt de door de windturbine op de steunstructuur uitgeoefende belastingen via de hoekpalen en de zuigemmers naar de zeebodem.

Het is van belang dat de steunstructuur in hoofdzaak verticaal is uitgelijnd met de zeebodem als deze is verankerd. Een eventuele afwijking van een verticale stand werkt immers door op de

BE2017/5164 met de steunstructuur verbonden windturbinetoren die daardoor scheef kan komen te staan ten opzichte van de horizon.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Onderhavige uitvinding beoogt in een steunstructuur voor een offshore windturbine en overeenkomstige werkwijze voor het met een onderwaterbodem verankeren van de steunstructuur te voorzien waarbij bovengenoemde nadelen van de stand van de techniek althans gedeeltelijk worden voorkomen.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door een steunstructuur te verschaffen volgens conclusie 1. In het bijzonder wordt een steunstructuur verschaft voor een offshore windturbine omvattende een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers die zijn ingericht om zich in een onderwaterbodem vast te zuigen en aldus de steunstructuur aan de onderwaterbodem te verankeren, en verder een aan een bovenzijde van de steunstructuur voorziene aansluitflens voor een windturbinetoren, waarbij de bovenzijde tevens een ballasthouder omvat waarin massa is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as. De ballasthouder zorgt ervoor dat de zuigemmers niet alleen voldoende (snel) in de zeebodem kunnen penetreren of dringen, maar dat de verdeling van de belasting over de zuigemmers ook gelijkmatig is. Hierdoor wordt een gelijkmatige indringing bevorderd waarmee wordt bedoeld dat de zuigemmers tegelijkertijd over in hoofdzaak dezelfde afstand in de onderwaterbodem kunnen dringen waardoor de steunstructuur rechtop georiënteerd blijft en de centrale as geen belangrijke afwijking vertoont met de verticale richting.

De ballasthouder wordt bij voorkeur ingezet in een situatie waarin de zelfpenetratie onder het eigen gewicht van de zuigemmers onvoldoende heeft plaatsgevonden om het aanzuigproces voldoende veilig te kunnen starten. Inderdaad bestaat het risico dat bij te lage penetratie er zogenaamd ‘piping’ ontstaat bij het opbouwen van de onderdruk in de zuigemmers. ‘Piping’ behelst het ontstaan van lekwegen voor zeebed materiaal van buiten naar binnen de zuigemmers(s). Dergelijke lekwegen zijn ongewenst omdat deze het opbouwen van onderdruk tegenwerken. Ook ongelijkmatige zelfpenetratie van de individuele zuigemmers kan tot voomoemde problemen leiden. Daarnaast is ongelijke zelfpenetratie onwenselijk als startpositie voorafgaand aan de start van het aanzuigproces.

De voordelen van de uitvinding komen in het bijzonder tot uiting in een uitvoeringsvorm waarbij de steunstructuur aan de bovenzijde een platform omvat waarvan het zwaartepunt

BE2017/5164 excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as. De van excentrisch geplaatste massa voorziene ballasthouder laat toe deze excentriciteit te compenseren. Bij voorkeur ligt in een uitvoeringsvorm het gezamenlijk zwaartepunt van de massa en het platform in hoofdzaak op de centrale as.

Met in hoofdzaak of hoofdzakelijk wordt in het kader van onderhavige aanvraag bedoeld een afwijking van 0% tot ten hoogste 10%, met meer voorkeur tot ten hoogste 5%, en met de meeste voorkeur tot ten hoogste 2%.

De ballasthouder kan in beginsel direct aansluitend op de aansluitflens van de steunstructuur worden geplaatst. Daar dit in voorkomende gevallen schade kan veroorzaken aan de aansluitflens heeft een uitvoeringsvorm van de steunstructuur het kenmerk dat de ballasthouder op de aansluitflens steunt onder tussenkomst van een tussenliggend draagkader. Deze uitvoeringsvorm kan ook een bepaalde hoogte tussen de aansluitflens en de ballasthouder overbruggen wat ruimte kan bieden aan op een eventueel platform aanwezige structuren, zoals een afscheiding bijvoorbeeld of hydraulische apparatuur.

Het draagkader kan in beginsel elke vorm hebben zolang de door de ballasthouder op de steunstructuur uitgeoefende belastingen in hoofdzaak worden doorgeleid via het draagkader naar de aansluitflens. De laatste is immers ingericht om de belasting van een op de steunstructuur bevestigde windturbinetoren te kunnen dragen en doorleiden. Een geschikte uitvoeringsvorm omvat een steunstructuur, waarbij het draagkader in hoofdzaak de vorm heeft van de aansluitflens en met een onderrand op de aansluitflens steunt zodat het gewicht van de ballasthouder wordt doorgeleid naar de aansluitflens.

Om schade aan de aansluitflens verder te verhinderen is in een andere uitvoeringsvorm de onderrand van het draagkader voorzien van rubber en/of van een kunststof met lage wrijving, bijvoorbeeld HDPE of PTFE (Teflon™).

De ballasthouder volgens de uitvinding kan elke vorm hebben zolang deze in staat is een massa te houden, erin op te nemen of aan zich te binden. Een praktische uitvoeringsvorm wordt verschaft doordat de ballasthouder met tussenliggers onderling verbonden langsliggers omvat die een eerste steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa. Een andere uitvoeringsvorm betreft een ballasthouder omvattende met tussenliggers onderling verbonden langsliggers die een op hoogteafstand van het eerste steunvlak geplaatst tweede steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa. Op deze wijze worden twee of meer steunvlakken verschaft voor de massa, wat toelaat het totale gewicht van de massa te verhogen.

BE2017/5164

De steunstructuur kan op elke bekende wijze met een hijsmiddel, bijvoorbeeld vanaf een jackup platform, met de zuigemmers op een zeebodem worden geplaatst. De steunstructuur is daartoe voorzien van een op zich bekend hijsframe met hijsogen. De ballasthouder en/of het draagkader kunnen desgewenst samen met de steunstructuur worden opgenomen. Ook is het mogelijk de ballasthouder en/of het draagkader apart met een hijsmiddel op te nemen en op een reeds op de zeebodem geplaatste steunstructuur te plaatsen. In een daartoe geschikte uitvoeringsvorm omvat de ballasthouder en/of het draagkader een aantal hijsogen waaraan de ballasthouder, respectievelijk het draagkader kan worden opgenomen met een hijsmiddel. Door ten minste de ballasthouder te voorzien van een aantal hijsogen kan, afhankelijk van de excentriciteit van de in de ballasthouder opgenomen massa, de positie van de operationele hijsogen dusdanig worden gekozen dat de ballasthouder met massa tijdens het opnemen met het hijsmiddel in hoofdzaak in een horizontale stand blijft. Dit vergemakkelijkt de plaatsing van de ballasthouder op de steunstructuur of op het draagkader.

Om de ballasthouder in de gewenste positie op het draagkader te plaatsen (en dus ook op de steunstructuur) omvat de ballasthouder in een uitvoeringsvorm een centreerorgaan dat kan samenwerken met een centreerorgaan van het draagkader. Het is van belang de ballasthouder in de gewenste positie te plaatsen, bij gebreke waarvan het zwaartepunt van de steunstructuur, ballasthouder, en eventueel platform en aanverwante structuren niet meer op de centrale as zou kunnen vallen.

De in de ballasthouder op te nemen massa kan elke vorm hebben. Zo is het mogelijk de massa toe te voegen als vloeistof, als granulaat of als andere deeltjes, zoals zand, grind, stenen, rotsblokken, enzovoorts. Een praktische uitvoeringsvorm is gericht op een steunstructuur waarbij de massa een aantal blokvormige lichamen omvat uit staal of kunststof. Dergelijke lichamen zijn op zich bekend, bijvoorbeeld als contragewichten voor hijskranen. Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat het gewicht en de positie in de ballasthouder van dergelijke blikvormige lichamen nauwkeurig is te bepalen, waardoor, desgewenst voorafgaand aan het indringen van de steunstructuur in de zeebodem, de ligging van het zwaartepunt van de massa nauwkeurig kan worden bepaald.

Een andere uitvoeringsvorm laat toe de gewichtsverdeling en de ligging van het zwaartepunt tijdens het in de zeebodem van de steunstructuur te wijzigen als daar behoefte aan bestaat, bijvoorbeeld als de steunstructuur dreigt scheef te zakken door onregelmatige indringing van de zuigemmers in de zeebodem. Deze uitvoeringsvorm wordt daardoor gekenmerkt dat de massa, in de ballasthouder verplaatsbaar is, en dat bij voorkeur de blokvormige lichamen in de

BE2017/5164 ballasthouder verplaatsbaar zijn. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door de lichamen over in de ballasthouder aangebrachte glijvlakken of over een railgeleiding te bewegen, onder een geschikte aandrijving, bijvoorbeeld van vijzels.

In een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het aan een onderwaterbodem verankeren van een steunstructuur voor een offshore windturbine omvattende een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers (suction buckets) en een aan een bovenzijde van de steunstructuur voorziene aansluitflens voor een windturbinetoren, de werkwijze omvattende het op de onderwaterbodem plaatsen van de steunstructuur, het op een bovenzijde van de steunstructuur plaatsen van een ballasthouder waarin massa is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as, en het gedeeltelijk leeg zuigen van de zuigemmers waardoor deze in de onderwaterbodem dringen.

In een voorkeursuitvoering van de werkwijze wordt het plaatsen van de steunstructuur en/of de ballasthouder uitgevoerd door een op een drijvend tuig en/of jack-up platform aanwezig hijsmiddel.

In een andere uitvoeringsvorm omvat de steunstructuur aan de bovenzijde een platform waarvan het zwaartepunt excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as, en wordt de massa dusdanig in de ballasthouder aangebracht dat het gezamenlijk zwaartepunt van de massa en het platform in hoofdzaak op de centrale as ligt.

Een andere uitvoeringsvorm is gericht op een werkwijze waarin voorafgaand aan het plaatsen van de ballasthouder een draagkader op de aansluitflens wordt geplaatst waarop de ballasthouder wordt geplaatst. Het draagkader heeft hierbij bij voorkeur een vorm die aansluit op de vorm van de aansluitflens, waarbij het draagkader met een onderrand op de aansluitflens steunt zodat het gewicht van de ballasthouder wordt doorgeleid naar de aansluitflens.

Andere uitvoeringsvormen van de werkwijze hebben het kenmerk dat de ballasthouder een aantal hijsogen omvat en de ballasthouder dusdanig aan gekozen hijsogen wordt opgehangen aan een hijsmiddel dat de ballasthouder in hoofdzaak horizontaal hangt; dat de ballasthouder een centreerorgaan omvat en dat de ballasthouder dusdanig op het draagkader wordt geplaatst dat het centreerorgaan samenwerkt met een centreerorgaan van het draagkader; dat de massa een aantal blokvormige lichamen omvat uit staal of kunststof die in de ballasthouder worden geplaatst met een hijsmiddel; of dat de massa in de ballasthouder wordt verplaatst ten minste

BE2017/5164 tijdens het in de onderwaterbodem dringen van de zuigemmers. Ook combinaties van degelijke uitvoeringsvormen zijn mogelijk.

Nog een ander aspect van de uitvinding betreft een ballasthouder die is ingericht om te worden geplaatst op een bovenzijde van een steunstructuur voor een offshore windturbine omvattende een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers die in een onderwaterbodem kunnen dringen ter verankering van de steunstructuur aan de onderwaterbodem, en verder een aan een bovenzijde van de steunstructuur voorziene aansluitflens voor een windturbinetoren, waarbij in de ballasthouder massa is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as.

Een dergelijke ballasthouder wordt bij voorkeur als een herbruikbare adapter ingezet die herhaaldelijk op een of meer zuigemmers wordt geïnstalleerd om een optimale zellpenetratie bij het op de zeebedding neerlaten van de van zuigemmers voorziene steunstructuur, bij voorkeur jacket, te bewerkstelligen. Na gebruik kan de herbruikbare adapter in de vorm van de ballasthouder losgekoppeld worden en op een volgende te installeren steunstructuur aangebracht.

De ballasthouder omvat in een uitvoeringsvorm met tussenliggers onderling verbonden langsliggers die een eerste steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa. Een andere uitvoeringsvorm betreft een ballasthouder omvattende met tussenliggers onderling verbonden langsliggers die een op hoogteafstand van het eerste steunvlak geplaatst tweede steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa.

De in de ballasthouder opgenomen massa omvat bij voorkeur een aantal blokvormige lichamen uit staal en/of uit kunststof.

Tenslotte wordt aangegeven dat de in deze octrooiaanvraag beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding gecombineerd kunnen worden in elke mogelijke combinatie van deze uitvoeringsvormen, en dat elke uitvoeringsvorm afzonderlijk het voorwerp uit kan maken van een afgesplitste octrooiaanvrage.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

De uitvinding zal nu in meer detail worden uitgelegd onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, zonder overigens daartoe te worden beperkt. In de figuren toont:

BE2017/5164

Fig. 1 een schematisch zijaanzicht van een met zuigemmers in een onderwaterbodem verankerde steunstructuur voor een windturbine;

Fig. 2 een schematisch bovenaanzicht van de in fig. 1 getoonde steunstructuur;

Fig. 3 een schematisch perspectivisch aanzicht van een ballasthouderdeel volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 4 een schematisch perspectivisch aanzicht van een in samenhang met de ballasthouder toegepast draagkader volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 5 een schematisch perspectivisch aanzicht van een op de steunstructuur geplaatste ballasthouder volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; en tenslotte

Fig. 6 een schematisch zijaanzicht van de in fig. 5 getoonde op de steunstructuur geplaatste ballasthouder.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVOORBEELDEN

Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een steunstructuur 1 getoond voor een (niet getoonde) offshore windturbine. Een windturbine omvat doorgaans een windturbinetoren waarop een hub is aangebracht, die een van windturbinebladen voorziene rotor draagt. De steunstructuur 1 overbrugt de afstand tussen een onderwater- of zeebodem 3 en een positie boven het wateroppervlak waar de steunstructuur 1 met de windturbinetoren is verbonden. De steunstructuur 1 (ook wel aangeduid met ‘jacket’) omvat in de getoonde uitvoeringsvorm een rond een centrale as 10 gevormd vakwerk van drie hoekpalen 11 en tussengelegen verstij vingsribben 12 die de hoekpalen 11 onderling verbinden.

Aan een bovenzijde van de steunstructuur 1 bevindt zich een platform 13 dat wordt gebruikt om een (niet getoonde) windturbinetoren vast te zetten op een eveneens aan de bovenzijde van de steunstructuur 1 voorziene aansluitflens 14. Het vastzetten van de windturbinetoren op de aansluitflens 14 kan bijvoorbeeld gebeuren door een in een omtreksrichting 140 van de aansluitflens 14 gelegen reeks boutverbindingen te maken. Het platform 13 kan ook als aanmeersteiger voor schepen worden gebruikt, bijvoorbeeld voor het op het platform 14 afzetten van personeel. Hiertoe is het platform 13 voorzien van aan een zijkant van de steunstructuur 1 afhangende ladders 15. De aansluitflens 14 is structureel verbonden met de hoekpalen 11 van de steunstructuur 1 zodat door de windturbinetoren opgewekte krachten via de aansluitflens 14 worden doorgeleid naar de hoekpalen 11, en vandaar via de zuigemmers 2 naar de onderwaterbodem 3. Door de vorm van het platform 13 ligt het zwaartepunt 130 ervan excentrisch ten opzichte van de centrale as 10 over afstanden (131, 132), zie fig. 2.

BE2017/5164

Aan een onderzijde van de steunstructuur 1, en meer bepaald aan een onderzijde van de hoekpalen 11, zijn zuigemmers 2 (‘suction buckets’) voorzien die zijn ingericht om zich in een onderwaterbodem 3 vast te zuigen en aldus de steunstructuur 1 aan de onderwaterbodem 3 te verankeren. In figuur 1 is de steunstructuur 1 getoond in een verankerde toestand waarbij de zuigemmers 2 tot op een aanzienlijke diepte 4 in de onderwaterbodem 3 zijn gedrongen. De indringdiepte 4 kan afhankelijk van de ondergrond variëren en bedraagt bijvoorbeeld 5-10 m. Zoals getoond in fig. 1 en 2 omvat elke zuigemmer 2 een zich in een axiale richting 20 uitstrekkende buisvormige structuur met een omtrekswand 21. De zuigemmers 2 zijn voorzien van emmeropeningen die in gebruik in de richting van de zeebodem 3 wijzen. Elke zuigemmer 2 is aan een van de zeebodem 3 afgekeerde bovenzijde voorzien van een afsluitplaat (of platen) 22 met een aansluiting 23 voor een hoekpaal 11 en tevens voorzien van verbindingen voor een (niet getoonde) zuigleiding.

De van een aantal zuigemmers 2 voorziene steunstructuur 1 wordt in gebruik tot op de zeebodem 3 neergelaten waarna een inwendige ruimte van de zuigemmers 2 onder een (gedeeltelijk) vacuüm wordt gebracht. De zuigemmers 2 zuigen zich op deze wijze vast en dringen in de zeebodem 3 waardoor de steunstructuur 1 met de zeebodem 3 wordt verankerd. De uitvinding beoogt dit proces te verbeteren.

Hiertoe wordt aan de bovenzijde van de steunstructuur een ballasthouder 5 voorzien waarin massa 6 is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa 6 excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as 10.

Een uitvoeringsvorm van een ballasthouder 5 wordt getoond in fig. 3, 5 en 6. De getoonde ballasthouder 5 is opgebouwd uit een met tussenliggers 51 onderling verbonden langsliggers 50 die samen een eerste steunvlak (50, 51) vormen voor in de ballasthouder 5 opgenomen massa 6, zie fig. 5. In fig. 3 is het eerste steunvlak (50, 51) zichtbaar omdat de ballasthouder 5 slechts gedeeltelijk is weergegeven. Fig. 5 toont een volledige ballasthouder 5 die naast het eerste steunvlak (50, 51) met tussenliggers 53 onderling verbonden langsliggers 52 omvat die een op hoogteafstand 54 van het eerste steunvlak (50, 51) geplaatst tweede steunvlak (52, 53) vormen voor in de ballasthouder 5 opgenomen massa 6. De beide steunvlakken (50, 51) en (52, 53) worden op afstand 54 gehouden door opstaande ribben 55 en eventuele uitlijnpennen 56. Verder is de ballasthouder 5 voorzien van een centraal opgesteld centreerorgaan in de vorm van een opstaande buis 57. Ook is de ballasthouder 5 voorzien van een aantal hijsogen 58 waaraan de ballasthouder 5 kan worden opgenomen met een hijsmiddel, bijvoorbeeld een op een drijvend tuig of jack-up platform opgestelde hijskraan.

BE2017/5164

De massa 6 omvat in de getoonde uitvoeringsvorm een aantal blokvormige lichamen 60 uit bijvoorbeeld staal of kunststof die op de langsliggers (50, 52) steunen. Zoals wordt getoond in fig. 5 en 6 zijn de lichamen 60 dusdanig opgesteld in de ballasthouder 5 dat het zwaartepunt van de massa 6 op afstand ligt van de centrale as 10, en wel dusdanig dat de excentriciteit van het platform 14 wordt gecompenseerd. Met andere woorden ligt het gezamenlijk zwaartepunt van de massa 6 en het platform 14 met ladder 15 op de centrale as 10. Hierdoor zal de steunstructuur 1 tijdens het in de onderwaterbodem 3 dringen van de zuigemmers 2 in hoofdzaak loodrecht naar beneden bewegen en dus in hoofdzaak niet scheefzakken ten opzichte van de horizon.

De ballasthouder 5 steunt op de aansluitflens 114 onder tussenkomst van een tussenliggend draagkader 7, zoals getoond in fig. 3, 5 en 6. Onder verwijzing naar fig. 4 heeft het draagkader 7 een zeshoekige vorm die in hoofdzaak de cirkelvorm van de aansluitflens 14 benadert. Het draagkader 7 is opgebouwd uit een aantal onderling verbonden H-profielen 70 die met een onderrand 71 op de aansluitflens 14 steunen zodat het gewicht van de ballasthouder 5 en draagkader 7 wordt doorgeleid naar de aansluitflens 14. Om beschadiging van de aansluitflens 14 te voorkomen kan de onderrand 71 van het draagkader 7 zijn voorzien van rubber en/of van een kunststof met lage wrijving, bijvoorbeeld Teflon™ strippen. Het draagkader 7 wordt in een bovenvlak versterkt met kruiselings verbonden dwarsprofielen 72, waarbij het kruis centraal is voorzien van een opstaande centreerpen 73. Deze werkt samen met de centreerbuis 57 van de ballasthouder 5 en wel dusdanig dat de centreerbuis 57 over de centreerpen 73 wordt geschoven bij het plaatsen van de ballasthouder 5 op het draagkader 7. De hoogte 74 van het draagkader 7 wordt onder andere bepaald door de hoogte van een aan het platform 14 bevestigde leuning 130.

De positie van de lichamen 60 in de ballasthouder 5 wordt in beginsel vooraf bepaald, en bij voorkeur dusdanig dat het gezamenlijk zwaartepunt van de door alle lichamen 60 samen gevormde massa 6 en het platform 14 met ladder 15 op de centrale as 10 komt te liggen. In een andere uitvoeringsvorm is het ook mogelijk een ballasthouder 5 te voorzien waarin de massa 6 verplaatsbaar is, en in het bijzonder de blokvormige lichamen 60 verplaatsbaar zijn. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door de lichamen 60 elk op een slede te plaatsen waarvan een wrijvingsvlak met de langsliggers (50, 52) is voorzien van een kunststof met lage wrijving, bijvoorbeeld Teflon™ strippen. De lichamen 60 kunnen dan over de langsliggers (50, 52) worden geschoven met behulp van hydraulische vijzels bijvoorbeeld. Hierdoor kan de ligging van het zwaartepunt van de massa 6 worden beïnvloed.

Met de uitgevonden ballasthouder 5 kan een steunstructuur 1 voor een offshore windturbine met een onderwaterbodem 3 worden verankerd door het op de onderwaterbodem 3 plaatsen van de steunstructuur 1, het op een bovenzijde van de steunstructuur 1 plaatsen van een ballasthouder 5

BE2017/5164 waarin massa 6 in de vorm van excentrisch geplaatste blokvormige lichamen 60 is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa 6 excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as 10 van de steunstructuur 1, en het gedeeltelijk leeg zuigen van de zuigemmers 2 waardoor deze in de onderwaterbodem 3 dringen. Door de excentrische massa 6 aan te brengen wordt het gewicht van eventueel aan de steunstructuur 1 aangebrachte excentrische structuren, zoals bijvoorbeeld het platform 14 met ladder 15, gecompenseerd waardoor de steunstructuur 1 minder neiging heeft om scheef te zakken ten opzichte van de verticale richting.

Het plaatsen van de steunstructuur 1 op de onderwaterbodem 3, en van de ballasthouder 5 en het draagkader 7 op de bovenzijde van de steunstructuur 1 kan worden uitgevoerd door een op een (niet getoond) drijvend tuig of jack-up platform aanwezig hijsmiddel, bijvoorbeeld een hijskraan.

Bij het plaatsen van de lichamen 60 in de ballasthouder 5 wordt er bij voorkeur voor gezorgd dat het gezamenlijk zwaartepunt van de massa 6 en het platform 14 met ladder 15 op de centrale as 10 ligt. Voorafgaand aan het plaatsen van de ballasthouder 5 kan een beschermend draagkader 7 op de aansluitflens 14 worden geplaatst.

BE2017/5164

Claims

CONCLUSIES

1. Steunstructuur voor een offshore windturbine omvattende een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers die zijn ingericht om zich in een onderwaterbodem vast te zuigen en aldus de steunstructuur aan de onderwaterbodem te verankeren, en verder een aan een bovenzijde van de steunstructuur voorziene aansluitflens voor een windturbinetoren, waarbij de bovenzijde tevens een ballasthouder omvat waarin massa is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as.
2. Steunstructuur volgens conclusie 1, waarbij de steunstructuur aan de bovenzijde een platform omvat waarvan het zwaartepunt excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as.
3. Steunstructuur volgens conclusie 2, waarbij het gezamenlijk zwaartepunt van de massa en het platform op de centrale as ligt.
4. Steunstructuur volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ballasthouder op de aansluitflens steunt onder tussenkomst van een tussenliggend draagkader.
5. Steunstructuur volgens conclusie 4, waarbij het draagkader in hoofdzaak de vorm heeft van de aansluitflens en met een onderrand op de aansluitflens steunt zodat het gewicht van de ballasthouder wordt doorgeleid naar de aansluitflens.
6. Steunstructuur volgens conclusie 5, waarbij de onderrand van het draagkader is voorzien van rubber en/of van een kunststof met lage wrijving.
7. Steunstructuur volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ballasthouder met tussenliggers onderling verbonden langsliggers omvat die een eerste steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa.
8. Steunstructuur volgens conclusie 7, waarbij de ballasthouder met tussenliggers onderling verbonden langsliggers omvat die een op hoogteafstand van het eerste steunvlak geplaatst tweede steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa.
9. Steunstructuur volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ballasthouder een aantal hijsogen omvat waaraan de ballasthouder kan worden opgenomen met een hijsmiddel.

BE2017/5164
10. Steunstructuur volgens één der conclusies 4-9, waarbij de ballasthouder een centreerorgaan omvat dat kan samenwerken met een centreerorgaan van het draagkader.
11. Steunstructuur volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de massa een aantal blokvormige lichamen omvat uit staal of kunststof.
12. Steunstructuur volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de massa in de ballasthouder verplaatsbaar is.
13. Werkwijze voor het aan een onderwaterbodem verankeren van een steunstructuur voor een offshore windturbine omvattende een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers en een aan een bovenzijde van de steunstructuur voorziene aansluitflens voor een windturbinetoren, de werkwijze omvattende het op de onderwaterbodem plaatsen van de steunstructuur, het op een bovenzijde van de steunstructuur plaatsen van een ballasthouder waarin massa is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as, en het gedeeltelijk leeg zuigen van de zuigemmers waardoor deze in de onderwaterbodem dringen.
14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarin het plaatsen van de steunstructuur en/of de ballasthouder wordt uitgevoerd door een op een drijvend tuig aanwezig hijsmiddel.
15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, waarin de steunstructuur aan de bovenzijde een platform omvat waarvan het zwaartepunt excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as, en de massa dusdanig in de ballasthouder wordt aangebracht dat het gezamenlijk zwaartepunt van de massa en het platform op de centrale as ligt.
16. Werkwijze volgens één der conclusies 13-15, waarin voorafgaand aan het plaatsen van de ballasthouder een draagkader op de aansluitflens wordt geplaatst waarop de ballasthouder wordt geplaatst.
17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij het draagkader in hoofdzaak de vorm heeft van de aansluitflens en met een onderrand op de aansluitflens steunt zodat het gewicht van de ballasthouder wordt doorgeleid naar de aansluitflens.

BE2017/5164
18. Werkwijze volgens één der conclusies 13-17, waarin de ballasthouder een aantal hijsogen omvat en de ballasthouder dusdanig aan gekozen hijsogen wordt opgehangen aan een hijsmiddel dat de ballasthouder in hoofdzaak horizontaal hangt.
19. Werkwijze volgens één der conclusies 16-18, waarin de ballasthouder een centreerorgaan omvat en dat de ballasthouder dusdanig op het draagkader wordt geplaatst dat het centreerorgaan samenwerkt met een centreerorgaan van het draagkader.
20. Werkwijze volgens één der conclusies 13-19, waarin de massa een aantal blokvormige lichamen omvat uit staal of kunststof die in de ballasthouder worden geplaatst met een hijsmiddel.
21. Werkwijze volgens één der conclusies 13-20, waarin de massa in de ballasthouder wordt verplaatst ten minste tijdens het in de onderwaterbodem dringen van de zuigemmers.
22. Ballasthouder ingericht om te worden geplaatst op een bovenzijde van een steunstructuur voor een offshore windturbine omvattende een rond een centrale as gevormd vakwerk van hoekpalen en verstijvingsribben en, aan een onderzijde van de steunstructuur voorziene, zuigemmers die in een onderwaterbodem kunnen dringen ter verankering van de steunstructuur aan de onderwaterbodem, en verder een aan een bovenzijde van de steunstructuur voorziene aansluitflens voor een windturbinetoren, waarbij in de ballasthouder massa is opgenomen en wel dusdanig dat het zwaartepunt van de massa excentrisch ligt ten opzichte van de centrale as.
23. Ballasthouder volgens conclusie 22, omvattende met tussenliggers onderling verbonden langsliggers die een eerste steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa.
24. Ballasthouder volgens conclusie 23, omvattende met tussenliggers onderling verbonden langsliggers die een op hoogteafstand van het eerste steunvlak geplaatst tweede steunvlak vormen voor in de ballasthouder opgenomen massa.
25. Ballasthouder volgens één der conclusies 22-24, waarin de massa een aantal blokvormige lichamen omvat uit staal en/of uit kunststof.