BE1030621B1 - Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element, en samenstel van het buisvormige element en een afsluitlichaam - Google Patents

Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element, en samenstel van het buisvormige element en een afsluitlichaam Download PDF

Info

Publication number
BE1030621B1
BE1030621B1 BE20225434A BE202205434A BE1030621B1 BE 1030621 B1 BE1030621 B1 BE 1030621B1 BE 20225434 A BE20225434 A BE 20225434A BE 202205434 A BE202205434 A BE 202205434A BE 1030621 B1 BE1030621 B1 BE 1030621B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
tubular element
closing body
air
monopile
lifting means
Prior art date
Application number
BE20225434A
Other languages
English (en)
Other versions
BE1030621A1 (nl
Inventor
Dieter Wim Jan Rabaut
Rycker Roeland Magda Dirk De
Original Assignee
Deme Offshore Be Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deme Offshore Be Nv filed Critical Deme Offshore Be Nv
Priority to BE20225434A priority Critical patent/BE1030621B1/nl
Priority to US18/100,923 priority patent/US20230392339A1/en
Publication of BE1030621A1 publication Critical patent/BE1030621A1/nl
Application granted granted Critical
Publication of BE1030621B1 publication Critical patent/BE1030621B1/nl

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/0013Tube closures for releasable sealing hollow tubes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/20Placing by pressure or pulling power
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D15/00Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
    • E02D15/08Sinking workpieces into water or soil inasmuch as not provided for elsewhere
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/50Anchored foundations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/52Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • E02D27/525Submerged foundations, i.e. submerged in open water using elements penetrating the underwater ground
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/24Prefabricated piles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02Placing by driving
    • E02D7/06Power-driven drivers
    • E02D7/10Power-driven drivers with pressure-actuated hammer, i.e. the pressure fluid acting directly on the hammer structure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/18Placing by vibrating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/24Anchors
    • B63B21/26Anchors securing to bed
    • B63B21/27Anchors securing to bed by suction
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0039Methods for placing the offshore structure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0065Monopile structures
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091Offshore structures for wind turbines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2200/00Geometrical or physical properties
    • E02D2200/16Shapes
    • E02D2200/1685Shapes cylindrical
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00Production methods
    • E02D2250/0053Production methods using suction or vacuum techniques
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00Miscellaneous
    • E02D2600/30Miscellaneous comprising anchoring details
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/42Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/10Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
    • F03D13/126Offshore
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/10Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
    • F03D13/139Assembling or erecting wind motors by using lifting means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)

Abstract

Beschreven wordt een werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element. Vooreerst wordt een bovenuiteinde van het buisvormige element in hoofdzaak luchtdicht afgesloten door een afsluitlichaam. Het buisvormige element met afsluitlichaam wordt vanaf een vaartuig met een hefmiddel opgenomen en in een nagenoeg verticale stand in het water neergelaten. Hierbij wordt lucht in het buisvormige element met afsluitlichaam gecomprimeerd en neemt de druk in het buisvormige element met afsluitlichaam toe. Vervolgens wordt het gewicht van het aan het hefmiddel opgehangen buisvormige element met afsluitlichaam aangepast door de lucht ten minste gedeeltelijk te laten ontsnappen en/of ten minste gedeeltelijk weg te zuigen tot onder atmosferische druk waardoor de druk in het buisvormige element met afsluitlichaam afneemt en het buisvormige element met afsluitlichaam onder het gewicht in de waterbodem dringt. Tenslotte wordt het afsluitlichaam verwijdert en wordt het buisvormige element optioneel verder in de waterbodem gedreven met een heimiddel.

Description

WERKWIJZE VOOR HET IN EEN WATERBODEM VERANKEREN VAN BE2022/5434
EEN HOL BUISVORMIG ELEMENT, EN SAMENSTEL VAN HET
BUISVORMIGE ELEMENT EN EEN AFSLUITLICHAAM
TECHNISCH GEBIED VAN DE UITVINDING
De uitvinding betreft een werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element. De uitvinding betreft in het bijzonder een werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een monopaal, bijvoorbeeld als fundering voor een er opte plaatsen windturbine. De uitvinding heeft verder betrekking op een samenstel van een buisvormig element, zoals een monopaal, en een aan ten minste één uiteinde van het buisvormige element aangebracht afsluitlichaam waardoor het uiteinde in hoofdzaak luchtdicht is afgesloten door het afsluitlichaam.
ACHTERGROND VAN DE UITVINDING
De uitvinding zal worden toegelicht onder verwijzing naar een monopaalfundering voor een offshore windturbine. De verwijzing naar een dergelijke monopaalfundering voor een windturbine houdt echter niet in dat de uitvinding hiertoe is beperkt, en de werkwijze kan evengoed worden toegepast voor het op een waterbodem plaatsen van andere buisvormige elementen, zoals funderingen voor steigers, pieren, waterhoofden, radar- en andere torens bijvoorbeeld.
De fundering van een op zee geplaatste windturbine dient het hoogteverschil met de waterbodem te overbruggen en de aanzienlijke belastingen die op een windturbine inwerken op te vangen. Doordat dimensies van windturbines toenemen worden funderingen steeds groter en zwaarder.
Een veel toegepaste fundering van een windturbine omvat een monopaal, die aan een bovenuiteinde is voorzien van een flens waarop een windturbinemast kan worden bevestigd. Ook is het mogelijk een overgangsstuk (‘transition piece’) op de monopaal te bevestigen die de verbinding vormt met een op de monopaal aangebrachte turbinemast.
Als gebruik wordt gemaakt van een overgangsstuk heeft de monopaal doorgaans geen flens maar is deze voorzien van een taps toelopend uiteinde. Over dit uiteinde kan het overgangsstuk worden geschoven waarna het overgangsstuk en de monopaal met elkaar BE2022/5434 worden verbonden door de tussenruimte tussen het taps toelopende uiteinde van de monopaal en het erover heen geschoven overgangsstuk van grout te voorzien en uit te harden. Een monopaal omvat een hol en buisvormig element met twee open uiteindes, doorgaans uit staal of beton gemaakt en met een lengte van meer dan 50 m kan bedragen, een diameter van 6 m en meer, en een gewicht dat kan oplopen tot 800 ton en meer. De monopaal wordt onder water gebracht en met een onderzijde in een waterbodem gedreven. Een in de waterbodem gedreven monopaal bevindt zich in gebruik onder water, maar deze kan ook met een zekere lengte uitsteken boven het wateroppervlak.
Het in de waterbodem verankeren van een monopaal kan volgens de stand der techniek worden uitgevoerd door de monopaal vanaf een vaartuig met een hefmiddel, bijvoorbeeld een hijskraan, aan een bovenuiteinde ervan op te nemen en in een nagenoeg verticale stand te brengen, en de aan het hefmiddel opgehangen monopaal in het water neer te laten tot op of in de waterbodem. Vervolgens wordt de monopaal verder in de waterbodem gedreven door impact met een slaghamer op het bovenuiteinde.
Het is mogelijk een dergelijke werkwijze uit te voeren vanaf jack-up vaartuigen.
Dergelijke jack-up vaartuigen zijn voorzien van benen waarmee het vaartuig op de zeebodem kan worden neergezet, en zodoende een relatief stabiele positie inneemt. In varende toestand zijn de benen van het jack-up vaartuig opgetrokken zodat zij geen contact maken met de zeebodem. Ook is het mogelijk de werkwijze uit te voeren vanaf een drijvend vaartuig.
Bij het tot op of in de waterbodem neerlaten van de monopaal kan het hefmiddel plotseling worden overbelast. Dit kan gebeuren tijdens het in de waterbodem laten indringen van de monopaal, tijdens het op het bovenuiteinde plaatsen van de slaghamer, en/of tijdens het heien zelf.
Een plotselinge her- of overbelasting van het hefmiddel tijdens het in de waterbodem laten indringen van de monopaal kan bijvoorbeeld optreden wanneer de weerstand van de waterbodem tijdens het indringen van de monopaal toeneemt en vervolgens plotseling afneemt doordat zich in de waterbodem op zekere diepte een zwakker laag BE2022/5434 bevindt. Bij de plotselinge afname van de weerstand wordt ten minste een deel van het gewicht van de monopaal teruggeleid naar het hefmiddel, waardoor het hefmiddel plots wordt herbelast of zelfs overbelast. Een dergelijke weerstandsvermindering van de waterbodem kan zich bijvoorbeeld voordoen wanneer een monopaal op een erosiebeschermende laag wordt geplaatst en hierin indringt onder zijn eigengewicht.
Een plotselinge herbelasting van het hefmiddel kan ook tijdens het plaatsen van de slaghamer optreden, bijvoorbeeld wanneer de waterbodem voldoende weerstand heeft om het gewicht van de monopaal te dragen, maar de weerstand onvoldoende is om het gewicht van de monopaal en een daarop aangebrachte slaghamer te dragen. Als in zo'n situatie de slaghamer boven op de monopaal wordt geplaatst, kan de monopaal plotseling verder in de waterbodem dringen, en wordt het gewicht van de slaghamer naar het hefmiddel teruggevoerd.
Een plotselinge herbelasting van het hefmiddel tijdens het heien kan optreden wanneer een onderuiteinde van de monopaal een relatief zwakke waterbodemlaag (met een relatief lage weerstand) bereikt. De monopaal schiet dan tijdens het heien plots door in de richting van de waterbodem. Hierbij bestaat ook het risico dat de slaghamer in aanraking komt met delen van het hefmiddel, bijvoorbeeld met een giek van een kraan.
De beschreven plotselinge her- of overbelasting van het hefmiddel kan met schokbrekers gedeeltelijk worden opgevangen. Bij gebruik van een jack-up vaartuig wordt de aldus gereduceerde schokbelasting verder opgevangen door de met de waterbodem verbonden benen. Het risico voor overbelasting van het hefmiddel en schade aan het hefmiddel is ook hier aanwezig.
In het geval van een drijvend vaartuig kan een plotselinge herbelasting van het hefmiddel, naast schokbelasting op het hefmiddel, ook resulteren in een plotselinge helling- en/of trimverandering van het vaartuig, waardoor het vaartuig voorbij de toelaatbare hellinghoeken kan worden gedwongen. Dit kan eveneens leiden tot ongewenste slingerbewegingen van een met het hefmiddel opgenomen slaghamer wat mogelijk tot botsingen tussen onderdelen en overschrijden van kraanlimieten kan leiden.
Het gebruik van schokdempers is ook niet in staat dit probleem op te lossen, omdat een dergelijk werktuig niet in staat is de blootstelling aan schokken dusdanig in tijd te BE2022/5434 verlengen dat een ballastsysteem de bewegingen van het vaartuig zou kunnen tegenwerken.
SAMENVATTING VAN DE UITVINDING
Gelet op het bovenstaande is er behoefte een werkwijze te verschaffen voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element waarbij dit element vanaf een vaartuig met een hefmiddel aan een bovenuiteinde ervan wordt opgenomen, en de aan het hefmiddel opgehangen buisvormige element in het water wordt neergelaten tot op of in de waterbodem, waarbij plotselinge her- of overbelasting van het hefmiddel wordt voorkomen, of alleszins het risico daarop wordt verminderd.
Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door een werkwijze te verschaffen volgens conclusie 1. De werkwijze is bedoeld voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element met een lengterichting en twee open uiteinden, en omvat de stappen van: a) het verschaffen van het buisvormige element waarbij een bovenuiteinde in hoofdzaak luchtdicht is afgesloten door een afsluitlichaam; b) het vanaf een vaartuig met een hefmiddel aan het bovenuiteinde opnemen van het buisvormige element met afsluitlichaam tot in een in nagenoeg verticale stand; c) het in het water neerlaten van het aan het hefmiddel opgehangen buisvormige element met afsluitlichaam waarbij lucht in het buisvormige element met afsluitlichaam wordt gecomprimeerd en de druk in het buisvormige element met afsluitlichaam toeneemt; d) het aanpassen van het gewicht van het aan het hefmiddel opgehangen buisvormige element met afsluitlichaam door de lucht ten minste gedeeltelijk te laten ontsnappen en/of ten minste gedeeltelijk weg te zuigen tot onder atmosferische druk uit het buisvormige element met afsluitlichaam waardoor de druk in het buisvormige element met afsluitlichaam afneemt en het buisvormige element met afsluitlichaam onder het gewicht in de waterbodem dringt; e) het verwijderen van het afsluitlichaam; en f) het optioneel verder in de waterbodem drijven van het buisvormige element.
De werkwijze volgens de uitvinding regelt het gewicht van de aan het hefmiddel BE2022/5434 hangende buisvormige element, desgewenst voorzien van een slaghamer of alternatief, door het drijfvermogen van het buisvormige element te regelen, en door de mogelijkheid te bieden een verminderde druk, bijvoorbeeld een vacuüm, in het 5 buisvormige element te creëren om de indringing van het genoemde element onder invloed van het eigengewicht te vergroten.
Om de druk in (de holte van) het buisvormige element te kunnen regelen dient het afsluitlichaam het buisvormige element in hoofdzaak luchtdicht af te kunnen sluiten.
Ook is het in dit kader van belang eventueel in een manteloppervlak van het buisvormige element aanwezige doorgangsopeningen ten minste bij voorkeur af te sluiten. Dergelijke doorgangsopeningen kunnen bijvoorbeeld nodig zijn om elektrische kabels en dergelijke door een wand van het buisvormige element te voeren naar een op het buisvormige element geplaatste structuur, zoals een windturbine bijvoorbeeld. De doorgangsopeningen kunnen tijdelijk worden afgesloten, bijvoorbeeld door hierin een drukdichte afsluitplug aan te brengen. Ook andere oplossingen zoals deksels en dergelijke zijn mogelijk.
Met ‘in hoofdzaak’ of met ‘nagenoeg’ wordt in het kader van deze aanvraag bedoeld dat een genoemde eigenschap zich voor ten minste 90% realiseert, of een genoemde waarde ten hoogste 10% afwijkt.
De uitdrukking betreft eveneens een samenstel van een hol buisvormig element met een lengterichting en twee open uiteinden, en een aan ten minste één uiteinde aangebracht afsluitlichaam, waarbij het samenstel, bij voorkeur het afsluitlichaam, verder middelen omvat om lucht te laten ontsnappen en/of weg te zuigen tot onder atmosferische druk uit het buisvormige element met afsluitlichaam. De genoemde middelen zijn nodig om de druk in (de holte van) het buisvormige element te kunnen regelen.
Bij voorkeur omvatten de middelen om lucht te laten ontsnappen een ventiel, en de middelen om lucht weg te zuigen een vacuümpomp. In een andere uitvoeringsvorm omvat het samenstel ook middelen om lucht toe te voeren aan het buisvormige element met afsluitlichaam, waarbij deze middelen om lucht toe te voeren bij voorkeur een ventiel en/of een drukpomp omvatten. Bij gebruik van een ventiel wordt lucht toegevoerd wanneer de druk in het buisvormige element lager is dan de atmosferische BE2022/5434 druk die in de omgeving van het buisvormige element heerst. Bij gebruik van een drukpomp wordt lucht onder druk toegevoerd, eventueel ook als de druk in het buisvormige element hoger is dan de atmosferische druk die in de omgeving van het buisvormige element heerst.
De onderhavige uitvinding lost het bovengeschetste probleem in de stand der techniek op door het buisvormige element zo licht (opwaartse kracht door gebruik te maken van het drijfvermogen) of zo zwaar (neerwaartse kracht door gebruik te maken van het vacuüm) te maken als nodig is om het hefmiddel veilig los te koppelen van het buisvormige element. Zo kan bijvoorbeeld het gewicht van het hefmiddel op het drijfvermogen van het buisvormige element worden overgebracht, het hefmiddel worden losgekoppeld van het buisvormige element, het drijfvermogen vervolgens worden verminderd waardoor het buisvormige element onder zijn eigengewicht de waterbodem kan indringen. De mate waarin het drijfvermogen van het buisvormige element wordt ingesteld is onder andere afhankelijk van de weerstand van de waterbodemlagen waarmee een onderuiteinde van het buisvormige element in aanraking komt.
Het eigengewicht van het buisvormige element met afsluitlichaam kan verder worden verhoogd door het gewicht van een toegepast hijswerktuig zoals een kraanhaak waaraan het afsluitlichaam bijvoorbeeld wordt opgehangen te verhogen, door het gewicht van het afsluitlichaam te verhogen en door de holte van het in het water hangende buisvormige element tenminste gedeeltelijk vacuüm te zuigen. De neerwaartse krachten worden dan gecombineerd om het buisvormige element actief in de waterbodem te laten indringen tot op een stabiele diepte waarbij ook het gewicht van een slaghamer of alternatief heimiddel veilig boven op het buisvormige element kan worden overgebracht. Zodra de slaghamer op het bovenuiteinde is aangebracht kan het hijswerktuig van het hefmiddel, zoals een takel, worden losgemaakt, en kan het buisvormige element eventueel nog verder in de waterbodem worden gedreven, bijvoorbeeld door heien met de slaghamer.
Een verder voordeel van de uitgevonden werkwijze is daarom dat de plaatsing van een heiwerktuig, zoals een slaghamer, op het buisvormige element nadat het afsluitlichaam hiervan werd verwijderd veilig kan gebeuren doordat het buisvormige element zo licht BE2022/5434 als nodig werd gemaakt door lucht toe te voegen, zodat het toegevoegde gewicht van het heiwerktuig met een verlaagd risico kan leiden tot een verder naar beneden schietend buisvormig element. Dit is vooral ook een voordeel bij het aanbrengen van een buisvormig element in een waterbodem waarvan bodemlagen een verminderde weerstand bezitten.
Nog een verder voordeel van de uitgevonden werkwijze wordt bereikt bij het heien zelf, door ervoor te zorgen dat de combinatie van het buisvormige element — waarvan het afsluitlichaam werd verwijderd - met daarop aangebracht een slaghamer of ander heimiddel het juiste gewicht heeft om veilig over bodemlagen met verminderde weerstand heen te komen. Met veilig wordt bedoeld dat het buisvormige element niet plots over een zekere afstand naar beneden schiet in de waterbodem, waarbij het hefmiddel plotseling wordt herbelast of zelfs overbelast.
GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING
Het buisvormige element kan op elke geschikte wijze worden voorzien van het afsluitlichaam. Zo is het mogelijk het afsluitlichaam aan land aan te brengen op een uiteinde van het buisvormige lichaam en het buisvormige element met afsluitlichaam aldus te vervoeren naar de site waar het buisvormige element in een waterbodem moet worden aangebracht. Ook is het mogelijk de buisvormige elementen en afsluitlichamen niet-gekoppeld te vervoeren en een afsluitlichaam op het vaartuig aan te brengen op een uiteinde van het buisvormige element, tijdens transport maar bij voorkeur op de site.
Koppeling van een afsluitlichaam met een uiteinde van het buisvormige element kan op bekende wijze gebeuren, bijvoorbeeld onder gebruikmaking van hydraulische of pneumatische kleminrichtingen, zoals hieronder verder zal worden toegelicht voor een uitvoeringsvorm.
Het buisvormige element met afsluitlichaam kan op elke bekende wijze met het hefmiddel worden opgenomen. Zo kan een hijswerktuig van het hefmiddel, bijvoorbeeld een hijshaak van een hijskraan, aan het buisvormige element worden bevestigd en hiermee worden opgenomen. Een praktische uitvoeringsvorm van de werkwijze heeft het kenmerk dat het buisvormige element met afsluitlichaam in stap b) BE2022/5434 wordt opgenomen met het hefmiddel door het afsluitlichaam te koppelen met het hefmiddel, bijvoorbeeld aan de hijshaak van een hijskraan. Hiertoe is het afsluitlichaam voorzien van een overeenkomstig koppelmiddel, zoals een hijsoog bijvoorbeeld.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het laten ontsnappen van de gecomprimeerde lucht in stap d) ten laatste wordt uitgevoerd wanneer het buisvormige element met afsluitlichaam gaat drijven. Volgens de uitvinding is dit niet noodzakelijk maar wordt in deze voorkeursuitvoeringsvorm voorkomen dat het buisvormige element gaat drijven omdat bewegingen van het buisvormige element hierdoor minder controleerbaar worden. De tussen het wateroppervlak en het afsluitlichaam gecomprimeerde lucht wordt dus op een druk gehouden die de druk van de gecomprimeerde lucht waarbij het buisvormige lichaam gaat drijven niet overschrijdt. Het drijfvermogen van het buisvormige lichaam blijft in deze uitvoeringsvorm beperkt en een deel van het gewicht van het buisvormige element wordt door het hefmiddel gedragen.
In een andere uitvoeringsvorm wordt het laten ontsnappen van de gecomprimeerde lucht in stap d) uitgevoerd totdat een druk wordt bereikt die hoger is dan of gelijk is aan de atmosferische druk. Bij een wat hogere druk dan de atmosferische druk kan het hefmiddel nog altijd ontlast worden maar kan de monopaal eventueel ook verder in de waterbodem dringen.
Een verdere uitvoeringsvorm betreft een werkwijze waarbij het laten ontsnappen van de gecomprimeerde lucht in stap d) wordt uitgevoerd totdat het buisvormige element met afsluitlichaam over een lengte in de waterbodem is gedrongen.
De lengte waarin het buisvormige element met afsluitlichaam in de waterbodem is gedrongen laat toe dat het hefmiddel kan worden ontkoppeld van het buisvormige element met afsluitlichaam. In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt het hefmiddel inderdaad ontkoppeld van het buisvorige element met afsluitlichaam nadat het buisvormige element met afsluitlichaam over de genoemde lengte in de waterbodem is gedrongen. De benodigde lengte waarover het buisvormige element met afsluitlichaam in de waterbodem wordt gedrongen in deze uitvoeringsvorm wordt onder andere bepaald door de eigenschappen van de waterbodem en eventueel ook andere BE2022/5434 omgevingseigenschappen zoals golfhoogtes, windkracht, enzovoorts. Het zal duidelijk zijn dat moet worden vermeden dat het buisvormige element met afsluitlichaam na het ontkoppelen van het hefmiddel dieper of schuin wegzakt.
Om het buisvormige element met afsluitlichaam verder in de waterbodem te laten dringen wordt in een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding in stap d) de lucht ten minste gedeeltelijk uit het buisvormige element met afsluitlichaam weggezogen tot onder atmosferische druk. De zich in de holte van het buisvormige element tussen het wateroppervlak en het afsluitlichaam bevindende lucht wordt in deze uitvoeringsvorm met andere woorden ten minste gedeeltelijk vacuüm gezogen wat de neerwaartse krachten die op het buisvormige element inwerken doen toenemen. In deze uitvoeringsvorm kan het buisvormige element verder in de waterbodem indringen totdat de op het buisvormige element met afsluitlichaam inwerkende neerwaartse krachten onvoldoende zijn om de weerstand van een waterbodemlaag te overwinnen. Een dergelijke waterbodemlaag zal dus een relatief hoge weerstand bezitten waardoor het buisvormige element met afsluitlichaam een stabiele eindlengte (indringdiepte) heeft bereikt. Opgemerkt wordt dat genoemde stabiele eindlengte niet noodzakelijkerwijs overeenkomt met de ontwerp indringdiepte die immers in een uitvoeringsvorm kan worden bereikt door het buisvormige element verder in de waterbodem te dringen met een heiwerktuig.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt in stap d) omgevingslucht in het buisvormige element met afsluitlichaam gelaten wanneer het buisvormige element met _ afsluitlichaam over de stabiele eindlengte in de waterbodem is gedrongen. Bij voorkeur wordt hierbij in de holte van het buisvormige element met afsluitlichaam een druk bereikt die nagenoeg gelijk is aan de atmosferische druk.
In een verdere uitvoeringsvorm wordt vervolgens een werkwijze verschaft waarbij het afsluitlichaam in stap e) wordt verwijderd door deze te koppelen met het hefmiddel en met het hefmiddel op te nemen. Het buisvormige element is in deze uitvoeringsvorm over een stabiele indringdiepte (of over een stabiele lengte van het buisvormige element) in de waterbodem gedrongen en er heerst een nagenoeg atmosferische druk in het buisvormige element. Dit vergemakkelijkt het verwijderen van het afsluitlichaam.
Zoals reeds werd vermeld kan het buisvormige element in een andere uitvoeringsvorm in stap f) verder in de waterbodem worden gedreven door het buisvormige element aan het bovenuiteinde te voorzien van een massa, zoals een hydraulisch of pneumatisch aangedreven heimassa of een sonisch aangedreven massa.
Het is verder mogelijk het buisvormige element tijdens het opnemen met het hefmiddel en tijdens het in de richting van de waterbodem laten zakken ervan in bedwang te houden door met lieren bediende hulpkabels. Tijdens het neerlaten van het buisvormige element met afsluitlichaam en/of tijdens het verder in de waterbodem drijven van het buisvormige element zonder afsluitlichaam kan het buisvormige element desgewenst worden ondersteund. Een uitvoeringsvorm van de uitvinding betreft dan ook een werkwijze waarbij een manteldeel van het aan het hefmiddel hangende buisvormige element met of zonder afsluitlichaam wordt aangegrepen met grijporganen die zich buitenboord bevinden en middels een steunstructuur zijn verbonden met het vaartuig.
Bij voorkeur wordt het manteldeel ten minste in één van de stappen b) tot en met f) aangegrepen door de grijporganen, bij voorkeur in alle stappen.
De grijporganen kunnen desgewenst meerdere manteldelen van het buisvormige element aangrijpen, bijvoorbeeld twee manteldelen die zich op afstand van elkaar bevinden in een axiale (longitudinale) richting van het buisvormige element. Daartoe zijn de grijporganen eveneens op afstand van elkaar geplaatst. De op afstand van elkaar geplaatste grijporganen kunnen samenwerken en beide manteldelen tegelijkertijd aangrijpen. Dit is bijvoorbeeld nuttig bij het van een horizontale positie naar een nagenoeg verticale positie brengen van het buisvormige element (ook wel aangeduid met ‘upenden’ ). De op afstand van elkaar geplaatste grijporganen kunnen ook afzonderlijk werken en slecht één van de manteldelen tegelijkertijd aangrijpen. Dit is bijvoorbeeld nuttig bij het in een nagenoeg verticale positie neerlaten van het buisvormige element in het water in de richting van de waterbodem.
Het heeft verder voordelen een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm te verschaffen waarbij bewegingen van de grijporganen ten opzichte van het vaartuig worden gedempt en/of worden gecompenseerd. Demping van de bewegingen kan nuttig zijn tijdens het upenden, terwijl compensatie van de bewegingen, met name in een horizontaal (x,y)- BE2022/5434 vlak, nuttig kan zijn tijdens het in de richting van de waterbodem neerlaten van het buisvormige element. Men is dan in staat het buisvormige element in een relatief constante positie te houden ten opzichte van de waterbodem, terwijl het vaartuig beweegt onder invloed van inwerking van golven en wind.
Het vaartuig kan volgens de uitvinding een jack-up vaartuig, ponton of platform omvatten. Met meer voorkeur is het vaartuig een drijvend vaartuig dat niet met de zeebodem kan worden verankerd zoals het geval is met een jack-up platform.
KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN
De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, zonder hiertoe overigens beperkt te zijn. In de figuren toont:
Fig. 1 een schematisch perspectivisch aanzicht van een vaartuig voorzien van een grijpinrichting waarmee de werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding kan worden uitgevoerd;
Fig. 2 een schematisch perspectivisch aanzicht van een doorgesneden monopaal die met een afsluitlichaam is afgesloten volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;
Fig. 3 een schematische dwarsdoorsnede door een afsluitlichaam in niet-gekoppelde toestand volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;
Fig. 4 een schematische dwarsdoorsnede door een afsluitlichaam in met een monopaal gekoppelde toestand volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;
Fig. 5 een schematisch onderaanzicht van een met een monopaal gekoppeld afsluitlichaam volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;
Fig. 6 een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een aan een hijskraan opgehangen afsluitlichaam en monopaal volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;
Fig. 7A-7F schematische voorstellingen van werkwijzestappen volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; en
Fig. 8 een schematische dwarsdoorsnede door een afsluitlichaam in met een monopaal gekoppelde toestand volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.
BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVOORBEELDEN
In figuur 1 is een vaartuig 10 afgebeeld dat kan worden gebruikt voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element zoals een monopaal 4 met een lengterichting en in beginsel twee open uiteinden (4a, 4b), in het bijzonder voor de uitgevonden werkwijze. Volgens de uitgevonden werkwijze is een in de waterbodem te verankeren monopaal 4 aan een bovenuiteinde 4a van de monopaal 4 in hoofdzaak luchtdicht afgesloten door een afsluitlichaam 1 dat hieronder verder zal worden beschreven. Het onderuiteinde 4b blijft open en toegankelijk voor omgevingslucht, en ook voor water wanneer de monopaal 4 wordt neergelaten in het water.
Op een werkdek 10a van het vaartuig 10 kunnen onderdelen worden geplaatst, zoals bijvoorbeeld een aantal overgangsstukken 6 (‘transition pieces’) en in de waterbodem aan te brengen monopalen 4. Het werkdek 10a van het vaartuig 10 ondersteunt verder een hefmiddel in de vorm van een hijskraan 7, draaibaar aangebracht rond een verticale as op een basis 72. De hijskraan 7 is voorzien van hijskabels 70 en, aan een vrij uiteinde daarvan, van een hijsblok 71 met haak, waaraan een monopaal 4 kan worden opgehangen aan een hijsoog 26, dat zich aan een bovenuiteinde van de monopaal 4 bevindt, en meer bepaald onderdeel is van het afsluitlichaam 1.
Het vaartuig 10 is verder uitgerust met een grijpinrichting 2 die op afstand van elkaar gepositioneerde grijporganen (2a, 2b) bevat voor het aangrijpen van een manteldeel van een aan de hijskraan 7 opgehangen monopaal 4. De grijpinrichting 2 zorgt er enerzijds voor dat de monopaal 4 gecontroleerd van een horizontale transportpositie naar een verticale positie kan worden gebracht (een handeling die ook wel wordt aangeduid met ‘upending’) en anderzijds dat een aan de hijskraan 7 opgehangen monopaal 4 gecontroleerd kan worden neergelaten tot op en in de waterbodem. Tijdens het upenden worden de bewegingen van een door een grijporgaan 2a aangegrepen manteldeel bij voorkeur gedempt. Tijdens het neerlaten van de monopaal 4 worden de bewegingen van een door een grijporgaan 2b aangegrepen manteldeel bij voorkeur gecompenseerd in een horizontaal vlak, zodat de positie van het aangegrepen manteldeel in hoofdzaak constant blijft ten opzichte van de waterbodem.
Een geschikte grijpinrichting 2 wordt beschreven in de Europese octrooiaanvraag met publicatienummer EP 3517479, de inhoud waarvan uitdrukkelijk wordt opgenomen in de huidige aanvraag. In het bijzonder wordt verwezen naar de beschrijving van figuur2 BE2022/5434 waarin relevante onderdelen van de grijpinrichting 2 worden beschreven, en naar de beschrijving van figuren 6A tot en met 60 waarin de werking van de grijpinrichting 2 wordt toegelicht. Het is echter ook mogelijk een andere grijpinrichting toe te passen.
Het vaartuig 10 kan verder zijn uitgerust met een als zodanig bekend dynamisch positionerings- en/of afmeersysteem (niet getoond).
Volgens de uitvinding wordt een bovenuiteinde 4a van een monopaal 4 in hoofdzaak luchtdicht afgesloten door middel van een tegen, op of in het oorspronkelijk open bovenuiteinde 4a aangebracht afsluitlichaam 1. Een geschikt afsluitlichaam wordt getoond in figuren 2-4. Desgewenst kunnen ook andere afsluitlichamen worden toegepast.
Zoals getoond in figuren 2-5 omvat het afsluitlichaam 1 een licht gekromde wand 11 waarvan een bolle zijde in een met de monopaal 4 gekoppelde toestand is gericht naar een inwendige holte 40 van de monopaal 4. Desgewenst is de wand 11 voorzien van verstevigingsribben 12. Ook aan een van de holte 40 afgekeerde zijde kan de wand zijn voorzien van verstevigingsribben 13 die elkaar kruisen in een middelpunt waaraan tevens een hijsoog 26 is bevestigd. Het samenstel van het afsluitlichaam 1 met een eraan gekoppelde monopaal 4 kan aan het hijsoog 26 worden opgenomen door de hijskraan 7.
De diameter van de wand 11 is voldoende groot om de volledige omtrek van het bovenuiteinde 4a van de monopaal 4 te kunnen bestrijken.
De monopaal 4 omvat aan het bovenuiteinde 4a een naar binnen gerichte ringflens 41 die is voorzien van een reeks over een omtrek verdeelde boutgaten 42. Met de ringflens 41 kan de monopaal 4 worden verbonden met een erop aangebrachte bovenstructuur, zoals een overgangselement 6 of een windturbinemast.
De ringflens 41 kan ook worden gebruikt om het afsluitlichaam 1 in hoofdzaak luchtdicht met de monopaal 4 te koppelen. Hiertoe is het afsluitlichaam 1 aan de naar de holte 40 toe gerichte zijde voorzien van een aantal over de omtrek verdeelde klemorganen 15, die van de in figuur 3 getoonde niet gekoppelde posities naar de in figuur 4 getoonde gekoppelde posities kunnen worden gebracht door onder druk zetten van de hydraulische cilinders 16. Hierbij scharnieren de klemorganen 15 rond aan de BE2022/5434 wand 11 bevestigde scharnieren 17 totdat zij achter de ringflens 41 haken. Worden de hydraulische cilinders 16 weer ingetrokken dan komen de klemorganen 145 los van de ringflens 41 en wordt de luchtdichte afsluiting verbroken.
Om het afsluitlichaam 1 en de monopaal 4 beter luchtdicht te laten afsluiten kan het afsluitlichaam 1 langs een omtrek ervan en aan de naar de holte 40 van de monopaal 4 gerichte zijde zijn voorzien van een ringvormige afsluiting, bijvoorbeeld een rubberen afdichtring 18. Desgewenst kunnen meerdere rubberen afdichtringen worden voorzien, bijvoorbeeld aan een naar de holte 40 van de monopaal 4 gerichte zijde van de ringflens 41. Het is bijvoorbeeld mogelijk de boutgaten 42 tijdelijk af te dichten met op een ring 43 aangebrachte pluggen, maar elk boutgat 42 kan ook afzonderlijk tijdelijk worden afgesloten.
Zoals wordt weergegeven in figuur 6 is in een uitvoeringsvorm de wand 11 van het afsluitlichaam 1 aan een van de holte 40 afgekeerde zijde naast een hijsoog 26 ook voorzien van een frame 19 waarin de benodigde pompen 20 zijn opgenomen, gekozen uit een vacuümpomp 4 en/of een drukpomp. Deze uitvoeringsvorm heeft als voordeel dat de vloeistofleidingen tussen de pomp(en) 20 en de ventielen (114, …, 11d) kort kunnen zijn. Opgemerkt wordt dat de benodigde pompen 20 zich ook elders kunnen bevinden, bijvoorbeeld op het vaartuig. In dat geval dienen de benodigde vloeistofleidingen vanaf de op het vaartuig voorziene pompen naar het afsluitlichaam te worden gevoerd. De wand 11 is volgens figuur 2 ook voorzien van de benodigde ventielen (114, … 11d) om lucht te laten ontsnappen uit de holte 40 van de monopaal 4, of om lucht te kunnen toevoeren aan de genoemde holte 40. De pompen 20 zijn met (niet getoonde) leidingen met de wand 11 en meer bepaald met de ventielen (114, …, 11d) van het afsluitlichaam 1 verbonden
Onder verwijzing naar figuren 7A tot en met 7F worden een aantal stappen van de werkwijze volgens een uitvoeringsvorm getoond. De in de figuren 7 A-7F gebruikte symbolen hebben de volgende betekenis: e Fr: de door de hijskraan ondervonden kracht e 5: de druk in (de holte 40 van) de monopaal 4 ® Pat! de atmosferische druk e Ps: de hydrostatische druk in het water BE2022/5434 e V: het luchtvolume in de monopaal 4 e dw! de waterdiepte e z: een verticale coördinaat e B: het drijfvermogen van de monopaal 4 e G: het gewicht van de monopaal 4 e |: zich onder het wateroppervlak 5 bevindende monopaallengte e la: zich in de zeebodem 25 bevindende stabiele monopaallengte
Vooreerst worden in de getoonde uitvoeringsvorm voorafgaand aan de installatie van de monopaal in een zeebodem eventuele in de omtrekswand van de monopaal 4 aanwezige kabelgaten en voeggaten werden afgesloten. Dit kan gebeuren met behulp van daartoe geëigende pluggen. Opgemerkt wordt dat deze stap niet altijd nodig is omdat een zekere lekkage kan worden toegelaten.
Vervolgens kan het afsluitlichaam 1 voorzien het hijsoog 26 en van het frame 19 aan het bovenuiteinde 4a van een monopaal 4 worden bevestigd. Hierbij kan de monopaal 4 bijvoorbeeld worden aangebracht in de in figuur 1 getoonde grijpinrichting 2 van het vaartuig 10, waarna het afsluitlichaam aan het hijsoog 26 door de hijskraan wordt ogenomen en in het bovenuiteinde 4a wordt aangebracht. Een luchtdichte afsluiting kan worden verkregen door de hierboven beschreven klemorganen 15 met de hydraulische cilinders 16 achter de ringflens 41 van de monopaal 4 te brengen en hierop aan te drukken. Het afsluitlichaam 1 kan eventueel zijn voorzien van hydraulische leidingen en van luchtleidingen om de pompen 20 te kunnen bedienen en lucht te kunnen af- en aanvoeren aan de holte 40 van de monopaal 4. De pompen 20 kunnen deel uitmaken van het afsluitlichaam 1 maar het is ook mogelijk de pompen 20, of een deel ervan, op het dek 10a van het vaartuig 10 te voorzien.
Vervolgens wordt de met het afsluitlichaam 1 afgesloten monopaal 4 van een horizontale transportstand naar een nagenoeg verticale stand worden gebracht, desgewenst met behulp van de grijpinrichting 2. Na een dergelijk upenden bevindt de monopaal 4 zich in een in figuur 7A getoonde nagenoeg verticale positie. Voor de duidelijkheid zijn de grijparmen (2a, 2b) van de grijpinrichting 2 weggelaten in de figuren 7A-7F, maar het zal duidelijk zijn dat de monopaal 4 in de in figuren 7A-7F BE2022/5434 getoonde stappen bij voorkeur wordt begeleid door de grijpinrichting 2, zoals getoond in figuur 1.
De wijze van ophanging van de monopaal 4 met afsluitlichaam 1 wordt in meer detail getoond in figuur 8.
In de in figuur 7A getoonde toestand is de luchtdruk in (de holte 40 van) en buiten de monopaal 4 nagenoeg gelijk aan de atmosferische druk Pam. Omdat de monopaal 4 zowel boven de zeebodem 25 als boven het wateroppervlak 5 hangt is het inwendig luchtvolume gelijk aan het inwendig volume Vo van de monopaal 4.
Onder verwijzing naar figuur 7B wordt de monopaal 4 met behulp van de grijpinrichting 2 eventueel rond een longitudinale as gedraaid tot in een juiste hoekpositie. Mogelijk aanwezige umbilicals moeten in staat zijn deze rotatie te accommoderen, waartoe de umbilicals een rotatie van 180° aan elke kant mogelijk maken (dus 360° in totaal), dit om de monopaal 4 in elke richting te kunnen draaien zodat het vaartuig 10 zijn voorkeurskoers kan kiezen. Dit geldt ook voor de luchtslangen om lucht toe te voegen/vacuüm te creëren. Na een eventuele draaiing van de monopaal 4, kan deze onder tussenkomst van de grijpinrichting 2 worden neergelaten in de richting van de zeebodem 25. Zodra een onderuiteinde 4b van de monopaal 4 zich onder het wateroppervlak 5 bevindt zal de lucht in de holte 40 van de monopaal 4 worden samengeperst en er zal een overdruk worden opgebouwd in de monopaal 4, waarbij de inwendige druk pns hoger is dan de atmosferische druk Pam. Het luchtvolume zal tevens verminderen van Vo naar V; en de monopaal 4 bevindt zich over een lengte ls onder het wateroppervlak 5. Hierdoor ontstaan een zeker drijfvermogen B en wordt de door de hijskraan ondervonden kracht # verlaagd.
Op een bepaalde diepte kan de monopaal 4 gaan drijven als het drijfvermogen B het gewicht G van de monopaal 4 overstijgt of dreigt te overstijgen. Deze toestand wordt getoond in figuur 7C. Een drijvende monopaal 4 is moeilijk te controleren met de hijskraan 7, zelfs onder tussenkomst van de grijpinrichting 2. Deze situatie dient dus bij voorkeur te worden voorkomen en dit gebeurt door een ventiel (4a, … , 4d) of andere afsluitbare luchtdoorlaat in het afsluitlichaam 1 (of in de monopaal 4) te openen. De in de holte 40 samengeperste lucht zal ten minste gedeeltelijk ontsnappen en de monopaal BE2022/5434 4 kan hierdoor verder zakken in de richting van de zeebodem 25 totdat het onderuiteinde 4b van de monopaal 4 de zeebodem 25 raakt. Deze toestand wordt getoond in figuur 7D. In de getoonde toestand wordt de monopaal 4 bij voorkeur voor een relatief klein deel ondersteund door de zeebodem 25 en voor het grootste deel van het gewicht door de perslucht die zich nog in de holte 40 van de monopaal 4 bevindt.
Op dit moment kan de hijskraan 7 worden losgekoppeld van de monopaal 4 (in feite van het hijsoog 26 van het afsluitlichaam 1) door de hijsstroppen 73 los te koppelen. Op dat moment wordt de monopaal 4 enkel nog op zijn positie gehouden door de grijpinrichting 2. Wanneer de monopaal 4 aldus over een relatief kleine lengte lp in de zeebodem 25 is ingedrongen wordt het ventiel (4a, … , 4d) of andere afsluitbare luchtdoorlaat gesloten zodat er geen lucht meer uit de holte 40 kan ontsnappen.
Onder verwijzing naar figuur 7 E bevindt het afsluitlichaam 1 zich nog op het bovenuiteinde 4a van de monopaal 4, en wordt de hijskraan 7 losgekoppeld van het afsluitlichaam 1 en de monopaal 4. Het doel hiervan is om de monopaal 4 verder in de zeebodem 25 te laten zakken en door zwakkere bodemlagen heen te brengen tot een lengte lp . Dit wordt bereikt door de perslucht uit de holte 40 van de monopaal 4 te laten ontsnappen via de ventielen (4a, … , 4d) of andere afsluitbare luchtdoorlaat van het afsluitlichaam 1. Deze werkwijzestap wordt voortgezet totdat de druk in de holte 40 van de monopaal 4 nagenoeg gelijk is aan de atmosferische druk buiten de monopaal 4.
Om de monopaal 4 vervolgens nog verder door de relatief zwakke bodemlagen in te laten dringen worden de ventielen (4a, ..., 4d) of andere afsluitbare luchtdoorlaat van het afsluitlichaam 1 afgesloten en wordt de lucht vanuit de holte 40 uit de monopaal 4 gepompt. Aldus wordt een (gedeeltelijk) vacuüm gecreëerd in een bovenste deel van de monopaal 4. Als gevolg hiervan zal de paal verder in de grond zakken.
Eventueel kan hierbij een absoluut vacuüm ontstaan in de monopaal 4 en bereikt de monopaal 4 op een gegeven moment een evenwichtssituatie waarbij de monopaal 4 niet verder in de waterbodem 25 zakt. Hierbij is de monopaal 4 in de zeebodem gedrongen over een stabiele lengte la. Dit wordt geïllustreerd in figuur 7F.
Na het bereiken van een dergelijke stabiele toestand waarbij het onderuiteinde 4b van de BE2022/5434 monopaal 4 voldoende weerstand ondervindt en de kans op plotseling verder zakken relatief klein is, wordt opnieuw lucht in de holte 40 van de monopaal 4 gelaten door de ventielen (4a, … , 4d) of andere afsluitbare luchtdoorlaat van het afsluitlichaam 1 te openen. Als de luchtdruk in en buiten de monopaal 4 weer nagenoeg gelijk is (aan de atmosferische druk) kan de hijskraan 7 weer worden aangesloten op het afsluitlichaam 1 door de hijsstroppen 73 te koppelen met het hijsoog 26. Het afsluitlichaam 1 wordt vervolgens losgekoppeld van de monopaal 4 door de klemorganen 15 in de in figuur 4 getoonde posities te brengen en aan dek 10a van het vaartuig 10 gebracht.
In de in figuur 7F getoonde toestand staat de monopaal 4 stabiel op de zeebodem 25 en kan met het verder inslaan van de monopaal 4 in de zeebodem 25 worden aangevangen.
Hiertoe wordt op bekende wijze een heiwerktuig op het bovenuiteinde van de monopaal 4 aangebracht.
Tenslotte wordt in figuur 8 nog een dwarsdoorsnede getoond van een flensloze monopaal 4 en een ermee op een alternatieve wijze gekoppeld afsluitlichaam 1. Een monopaal 4 volgens de getoonde uitvoeringsvorm kan door middel van grouten met een (niet getoond) overgangsstuk of ‘transition piece’ worden verbonden. Hoewel figuur 8 een recht doorlopende monopaal 4 toont kan een bovenuiteinde van de monopaal 4 eventueel taps toelopen om de plaatsing van het overgangsstuk over het uiteinde te vergemakkelijken. Zoals getoond in figuur 8 omvat het afsluitlichaam 1 in deze uitvoeringsvorm een vlakke bovenwand 11, maar deze kan ook licht gekromd zijn. Aan de wand 11 kunnen één of meerdere hijsogen zijn bevestigd, evenals pompen en dergelijke, zoals hierboven werd beschreven voor een andere uitvoeringsvorm. De diameter van de wand 11 is iets groter dan deze van de monopaal 4 om de volledige omtrek van het bovenuiteinde 4a van de monopaal 4 te kunnen bestrijken.
Om het afsluitlichaam 1 in hoofdzaak luchtdicht met de monopaal 4 te koppelen is het afsluitlichaam 1 aan de naar de holte 40 toe gerichte zijde van de monopaal 4 voorzien van twee in elkaar grijpende over de omtrek verdeelde of verlopende spievormige klemlichamen (35a, 35b). Het klemlichaam 35b kan met de ermee verbonden hydraulische of pneumatische cilinder 36 ten opzichte van het klemlichaam 35a worden verschoven langs twee schuin verlopende contactvlakken (37a, 37b). Bij een uitslag van de cilinder 36 in de richting 38 zal hierbij de afstand tot de omtrekswand 44 van de BE2022/5434 monopaal 4 verkleinen totdat het klemlichaam 35b met een zijde tegen een binnenzijde van de omtrekswand 44 onder druk komt aan te liggen. Dit zorgt ervoor dat het afsluitlichaam 1 in de monopaal 4 wordt geklemd. In de in figuur 8 getoonde niet- geklemde toestand is de cilinder 36 ingetrokken en ligt het klemlichaam 35b vrij van de wand 44.
Om het afsluitlichaam 1 en de monopaal 4 beter luchtdicht te laten afsluiten kan het afsluitlichaam 1 langs een omtrek ervan en aan de naar de holte 40 van de monopaal 4 gerichte zijde zijn voorzien van een ringvormige afsluiting, bijvoorbeeld een opblaasbare rubberen afdichtring 18. Deze afdichtring 18 kan met perslucht 18a onder druk worden gezet. Desgewenst kunnen meerdere (opblaasbare) rubberen afdichtringen worden voorzien. Het met perslucht kunnen opblazen van de afdichtring 18 kan ook in de in figuren 2-5 getoonde uitvoeringsvorm worden toegepast.

Claims (19)

CONCLUSIES BE2022/5434
1. Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element met een lengterichting en twee open uiteinden, waarbij de werkwijze de stappen omvat van a) het verschaffen van het buisvormige element waarbij een bovenuiteinde in hoofdzaak luchtdicht is afgesloten door een afsluitlichaam; b) het vanaf een vaartuig met een hefmiddel aan het bovenuiteinde opnemen van het buisvormige element met afsluitlichaam tot in een in nagenoeg verticale stand; © het in het water neerlaten van het aan het hefmiddel opgehangen buisvormige element met afsluitlichaam waarbij lucht in het buisvormige element met afsluitlichaam wordt gecomprimeerd en de druk in het buisvormige element met afsluitlichaam toeneemt; d) het aanpassen van het gewicht van het aan het hefmiddel opgehangen buisvormige element met afsluitlichaam door de lucht ten minste gedeeltelijk te laten ontsnappen en/of ten minste gedeeltelijk weg te zuigen tot onder atmosferische druk uit het buisvormige element met afsluitlichaam waardoor de druk in het buisvormige element met afsluitlichaam afneemt en het buisvormige element met afsluitlichaam onder het gewicht in de waterbodem dringt; ©) het verwijderen van de afsluitlichaam; en f) het optioneel verder in de waterbodem drijven van het buisvormige element.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het laten ontsnappen van de gecomprimeerde lucht in stap d) ten laatste wordt uitgevoerd wanneer het buisvormige element met afsluitlichaam gaat drijven.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het laten ontsnappen van de gecomprimeerde lucht in stap d) wordt uitgevoerd totdat een druk wordt bereikt die hoger dan of gelijk is aan de atmosferische druk.
4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het laten ontsnappen van de gecomprimeerde lucht in stap d) wordt uitgevoerd totdat het buisvormige element met afsluitlichaam over een lengte in de waterbodem is gedrongen.
5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende het in stap d) ten BE2022/5434 minste gedeeltelijk uit het buisvormige element met afsluitlichaam wegzuigen van de lucht tot onder atmosferische druk het buisvormige element met afsluitlichaam verder in de waterbodem dringt.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij in stap d) omgevingslucht in het buisvormige element met afsluitlichaam wordt gelaten wanneer het buisvormige element met afsluitlichaam over een stabiele eindlengte in de waterbodem is gedrongen.
7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het buisvormige element met afsluitlichaam in stap b) wordt opgenomen met het hefmiddel door het afsluitlichaam te koppelen met het hefmiddel.
8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het afsluitlichaam in stap e) wordt verwijderd door deze te koppelen met het hefmiddel en met het hefmiddel op te nemen.
9. Werkwijze volgens één der conclusies 4-8, waarbij het hefmiddel wordt ontkoppeld van het buisvorige element met afsluitlichaam nadat het buisvormige element met afsluitlichaam over de genoemde lengte in de waterbodem is gedrongen.
10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het buisvormige element in stap f) verder in de waterbodem wordt gedreven door het buisvormige element aan het bovenuiteinde te voorzien van een massa, zoals een hydraulisch of pneumatisch aangedreven heimassa of een sonisch aangedreven massa.
11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij een manteldeel van het aan het hefmiddel hangende buisvormige element met afsluitlichaam wordt aangegrepen met grijporganen die zich buitenboord bevinden en middels een steunstructuur zijn verbonden met het vaartuig.
12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij het manteldeel ten minste in één van de stappen b) tot en met f) wordt aangegrepen door de grijporganen, bij voorkeur in alle stappen.
13. Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, waarbij bewegingen van de grijporganen ten opzichte van het vaartuig worden gedempt en/of worden gecompenseerd.
14. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het vaartuig een drijvend vaartuig is.
15. Samenstel van een hol buisvormig element met een lengterichting en twee open uiteinden, en een aan ten minste één uiteinde aangebracht afsluitlichaam, waarbij het samenstel, bij voorkeur het afsluitlichaam, verder middelen omvat om lucht te laten ontsnappen en/of weg te zuigen tot onder atmosferische druk uit het buisvormige element met afsluitlichaam.
16. Samenstel volgens conclusie 15, waarbij de middelen om lucht te laten ontsnappen een ventiel omvatten.
17. Samenstel volgens conclusie 15 of 16, waarbij de middelen om lucht weg te zuigen een vacuümpomp omvatten.
18. Samenstel volgens één der conclusies 15-17, verder omvattende middelen om lucht toe te voeren aan het buisvormige element met afsluitlichaam.
19. Samenstel volgens conclusie 18, waarbij de middelen om lucht toe te voeren een ventiel en/of een drukpomp omvatten.
BE20225434A 2022-06-03 2022-06-03 Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element, en samenstel van het buisvormige element en een afsluitlichaam BE1030621B1 (nl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20225434A BE1030621B1 (nl) 2022-06-03 2022-06-03 Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element, en samenstel van het buisvormige element en een afsluitlichaam
US18/100,923 US20230392339A1 (en) 2022-06-03 2023-01-24 Method for Anchoring a Hollow Tubular Element in a Water Bottom, and Assembly of the Tubular Element and a Closing Body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20225434A BE1030621B1 (nl) 2022-06-03 2022-06-03 Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element, en samenstel van het buisvormige element en een afsluitlichaam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1030621A1 BE1030621A1 (nl) 2024-01-15
BE1030621B1 true BE1030621B1 (nl) 2024-01-22

Family

ID=82117486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE20225434A BE1030621B1 (nl) 2022-06-03 2022-06-03 Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element, en samenstel van het buisvormige element en een afsluitlichaam

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230392339A1 (nl)
BE (1) BE1030621B1 (nl)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0011894A1 (en) * 1978-12-04 1980-06-11 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. A method for installing a tubular element in the bottom of a body of water and apparatus for carrying out this method
US4432671A (en) * 1981-04-02 1984-02-21 Shell Oil Company Suction anchor and method of installing a suction anchor
US4575282A (en) * 1984-06-04 1986-03-11 Pardue Sr James H System for driving open end pipe piles on the ocean floor using pneumatic evacuation and existing hydrostatic pressure
CN112252309A (zh) * 2020-08-28 2021-01-22 浙大城市学院 地震所致水下软土斜坡滑坡防治的抗滑桩及其施工方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4012147A (en) * 1974-11-06 1977-03-15 George Edouard Walrafen Slit-less spectrometer
US5704732A (en) * 1995-11-29 1998-01-06 Deep Oil Technology Incorporated Deep water piling and method of installing or removing
GB2414221B (en) * 2003-03-04 2006-05-31 Exxonmobil Upstream Res Co Anchor installation system
NL2013349B1 (en) * 2014-08-21 2016-09-23 Ihc Holland Ie Bv Method of and system for installing foundation elements in an underwater ground formation.
NL2018066B1 (en) * 2016-12-23 2018-07-02 Itrec Bv A method for installation of a pile adapted to support an offshore wind turbine, wave-induced motion compensated pile holding system, vessel, and pile holder.
LT3517479T (lt) 2018-01-30 2022-09-26 Deme Offshore Be N.V. Įrenginys ir būdas dideliam, plonam objektui su išilgine kryptimi pateikti į povandeninį dugną

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0011894A1 (en) * 1978-12-04 1980-06-11 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. A method for installing a tubular element in the bottom of a body of water and apparatus for carrying out this method
US4432671A (en) * 1981-04-02 1984-02-21 Shell Oil Company Suction anchor and method of installing a suction anchor
US4575282A (en) * 1984-06-04 1986-03-11 Pardue Sr James H System for driving open end pipe piles on the ocean floor using pneumatic evacuation and existing hydrostatic pressure
CN112252309A (zh) * 2020-08-28 2021-01-22 浙大城市学院 地震所致水下软土斜坡滑坡防治的抗滑桩及其施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230392339A1 (en) 2023-12-07
BE1030621A1 (nl) 2024-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7296973B2 (ja) 長手方向を有する大きく細長い物体を水中底部内へ提供するための装置および方法
US9758941B2 (en) Offshore tower for drilling and/or production
EP1986947B1 (en) Installation of offshore structures
JP7366119B2 (ja) 長手方向を有する管状要素を外側端部において立てるためのデバイス及び方法
EP2171159B1 (en) Device and method for marine tower structure
EP2885239B1 (en) Offshore crane
GB2344843A (en) Gravity securing system for offshore generating equipment
US9022691B2 (en) Method of installing an offshore wind turbine and a transport vessel thereof
KR20210040089A (ko) 요소를 뒤집기 위한 관형 요소의 외부 단부에 연결을 위한 커플링 도구
NO149321B (no) Fremgangsmaate ved opphevelse av understoettende kontakt av et fartoey paa havbunnen
US20120201608A1 (en) Foundation for offshore wind turbine and method and means for its transportation and installation in deepwaters
KR20220013578A (ko) 보조 부유 시스템을 이용하는 풍력 터빈 타워의 유지 보수를 위한 방법
US20220259811A1 (en) Jack-up platform comprising a mooring system and a method for mooring a floating vessel
JP6914411B1 (ja) 杭の施工方法
BE1030621B1 (nl) Werkwijze voor het in een waterbodem verankeren van een hol buisvormig element, en samenstel van het buisvormige element en een afsluitlichaam
GB2344574A (en) Floating heavy lift vessel with stabilizing suction anchors
EP0908382A2 (en) Methods of assembling floating offshore structures
NL2027280B1 (en) Installation of a wind turbine on a floating foundation
JP2023059098A (ja) 水底設置用筒状体及びその水底設置方法
WO2012070937A1 (en) Method of installing an offshore tower
US20220355907A1 (en) Systems and methods for a rack structure for a transport vessel adapted for use with an offshore self-elevating vessel
BE1028183B1 (nl) Inrichting voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object, en overeenkomstige werkwijze
US20240125070A1 (en) Transport cap of a sea foundation pile, installation cradle of the transport cap of a sea foundation pile, method of installing a transport cap inside a foundation pile, towing set of sea foundation piles, method of sea towage foundation piles and preparation of a foundation pile for installation in the seabed
CN114379722A (zh) 趸船、架设栈桥的趸船系统及其施工方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20240122