CN104204361B - 用于将多个基础元件安装在水下地层中的基盘和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于将多个基础元件相对于彼此安装在水下地层中的基盘(1)，所述基础元件尤其是锚桩(A)，所述基盘包括：至少一个引导件(4)，所述引导件用于在将基础元件驱动到海床中期间沿着引导方向引导基础元件；框架(2)，所述框架包括用于沿着引导方向的横向方向保持所述引导件(4)的保持构件(3)。基盘(1)还包括校平机构(7)，所述校平机构用于当将所述框架(2)放置在海床(5)时将框架相对于海床校平。引导件能够沿着所述引导方向相对于保持构件(3)自由移动。

Description

用于将多个基础元件安装在水下地层中的基盘和方法

技术领域

本发明涉及一种用于将多个基础元件相对于彼此安装在水下地层中的基盘，所述基础元件尤其是锚桩，所述基盘包括：至少一个引导件，所述引导件用于在将基础元件驱动到海床中期间沿着引导方向引导基础元件；和框架，所述框架包括保持构件，所述保持构件用于沿着引导方向的横向方向保持所述引导件。

背景技术

从同一申请人的欧洲专利申请EP 2 402 511已知了这种基盘。已知的基盘适于在基盘在海床上保持静止不动的情况下将锚桩安装在预定地层中。因为在安装锚桩之后，基盘被升举到已安装好的桩的从海床向上伸出的端部并且运动到下一个安装地点，所以可再次使用基盘来将其它基础元件安装在其它地点。已安装好的锚桩可以接收作为风力涡轮机的底架的套，例如三角形套。

GB2467842涉及一种支撑结构，所述支撑结构可安装在海床或者河床中。在将支撑结构永久性锚固到海床或者河床上所需的操作之前和期间，支撑结构能够暂时自立在海床或者河床上。这种支撑结构可以包括多个可调节的支撑结构支脚单元，所述支撑结构支脚单元适于接收并且定位陷入海床中的桩。每个支脚单元均是可调节的，使得可将支撑结构设定至相对于海床的所需水平取向。用于引导桩的引导件联接到可调节的支脚单元，或者在支撑结构中具有固定的位置。可以用粘结材料将桩灌浆在合适位置中。作为基盘的替代方案，支撑结构被锚固到海床或者河床中。

GB2469190涉及一种诸如用于将涡轮机安装在水中的柱或者桩。在具有钻机的平台上可以通过绞盘将支柱从水面船舶降低至湖床、海床或者河床上，所述钻机具有经由管缆连接到船舶的操作连接件。在旋转式钻井驱动装置将桩/柱竖直旋拧到地层中之前，伸缩腿将平台调节至水平位置。钻井单元和引导管可以相对于平台运动，以便在被收回到水面船舶之前进一步旋拧桩，从而将桩留在原位。

发明内容

本发明的目的是提供一种进行了进一步改进的基盘。

通过根据本发明的基盘来实现所述目的，所述基盘包括校平机构，所述校平机构用于当框架位于海床上时相对于海床校平框架，并且其中，引导件能够沿着引导方向相对于保持构件自由移动。

由于这种特征，根据本发明的基盘提供了在不会与海床脱离接触的情况下竖直地定位引导件的机会。因为引导件能够相对于保持构件自由移动，所以例如在倾斜的海床上校平框架时，框架可以将引导件推动至期望的竖直位置。在这种情况中，不必应用其它动力工具来使得引导件相对于保持构件运动。

引导件可以设置有悬置元件，其中，调整引导件和保持构件使得在提升框架时保持构件相对于引导件向上移动，直到保持构件接触引导件的悬置元件为止，从而也提升引导件。在这个实施例中，例如在将基盘从船舶运送到海床的情况中，悬置元件可以承担暂时锁定装置的功能，这是因为在支撑框架时引导件可借助于悬置元件从保持构件悬吊下来。作为悬置元件的替代方案或者附加方案，基盘可以包括可替代的用于将引导件相对于保持构件锁定在预定相互位置中的锁定装置。在实际的实施例中，悬置元件包括俘获环，而保持构件具有环绕引导件的圆筒形上端部，其中，俘获环的直径大于保持构件的上端部的直径。

引导件可包括用于在驱动期间环绕基础元件的套筒。优选地，引导件包括隔音套筒，这是因为这在将基础元件驱动到海床期间减小了水下噪音输入。

校平机构可以至少包括可膨胀包，所述可膨胀包安装在框架的底部部分处。通过流体(即，液体或者气体)可以使可膨胀包膨胀。在离岸条件下，通过使用海水进行膨胀是优选的。可膨胀包优选地设置有用于保护可膨胀包的外护罩。校平机构可以位于与保持构件和引导件相距一段距离的位置处。

在实际实施例中，保持构件包括两个对准的环，所述两个对准的环彼此间隔开并且环绕引导件。在这种情况中，环的中心线基本一致。引导件可以在保持构件上方延伸，但是通常所述引导件的长度的最小部分将在保持构件上延伸，例如，小于其长度的25％。

在可替代的实施例中，框架包括：至少两个第一环，所述两个第一环围绕框架的中心轴线相距一角距离；和旋转装置，所述旋转装置用于使得第二环在第一环的各角位置之间旋转，使得用于保持套筒状引导件的暂时保持构件可形成在每一个相应角位置处。这意味着可形成包括第一环中的一个和第二环的第一暂时保持构件和包括第一环中的另一个和第二环的第二暂时保持构件。在这个实施例中，在将基础元件驱动到海床期间，在引导基础元件之后且在形成第二保持构件之前，可能从第一暂时保持构件移除引导件。

本发明还涉及一种通过如上所述的基盘安装多个基础元件的方法，其中，将包括引导件的框架放置在海床上，在此之后，借助于校平机构校平框架。校平行为将使得框架相对于海床运动至保持构件将引导件保持在竖直位置中的位置。因为引导件能够相对于保持构件自由移动，所以在校平行为期间引导件可自动抵达期望的竖直位置中。

在通过将基础元件插入到对应引导件并且将它们驱动到海床中来安装基础元件之后，可将包括引导件的基盘升举到已安装好的基础元件的在地层上方延伸的端部上方并且运动到用于安装多个基础元件的另一处地点。

附图说明

在下文将参照非常示意性地示出了本发明的实施例的附图来描述本发明。

图1是根据本发明的基盘的一个实施例的透视图；

图2是当从上方观察时局部切除图示出的与图1类似的视图；

图3是与图1类似的视图，但是示出了根据本发明的基盘的一个可替代实施例；

图4是当从上方观察时与图1类似的局部切除图示出的视图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的基盘1的一个实施例。基盘1包括框架2，所述框架2具有四个保持构件3，用于保持相应的引导件4。保持构件3中的每一个均包括用于保持引导件4的下环和上环。见图2，引导件4用于在驱动期间引导诸如锚桩A的基础元件。在图1和图2示出的实施例中，基盘1包括四个引导件4，所述四个引导件4由在驱动期间环绕锚桩A的中空筒体或者套筒形成。引导件4中的每一个均具有沿着筒体的中心线延伸的引导方向。在实践中，引导方向大体竖直，这是因为最期望竖直地安装锚桩A。

基盘1的保持构件3借助于框架2相对于彼此固定，以使得可将多根锚桩A以预定模式驱动到海床5中。所示实施例的引导件4的中心线从上方观察时相当于正方形，但是根据必须放置到此后安装的锚桩A上的护套的结构，也可以想到不同的形状和尺寸。

在从水面船舶(未示出)将基盘1安装到海床5上之后，将锚桩A运送到基盘并且插入到引导件4中。借助于液压驱动器6(例如IHC液动锤)将锚桩A中的每一根驱动到海床5中，所述液压驱动器连接到水面船舶的甲板上的动力单元。图1示出了四个驱动器6，但是可以想到使用更少的驱动器6，使得一个驱动器6将多于一根锚桩A驱动到海床5中。在图1和图2示出的实施例中，引导件4中的每一个均设置有消音套筒，所述消音套筒在驱动期间环绕锚桩A。这减小了从驱动器6输入到周围海水中的噪音输入。这种消音套筒可以是如在EP 2402 511中描述的类型。应当注意的是，在消音套筒的情况中，引导件4的长度至少与锚桩A的长度相等，例如可以是30-50m。

图1图解了当基盘1搁置在海床5上时引导件4伸出水面的情况，但是在可替代的实施例中，每一个引导件4中的长度可以使得它们仍然保持处于海平面下方。

此外，基盘1设置有校平机构，所述校平机构用于将框架2相对于海床5校平，以能够形成引导件4的竖直位置。如图1和图2所示的实施例中的校平机构包括四个可膨胀包7。可膨胀包7布置成相互间隔开一段距离并且安装到框架2的底部部分。可膨胀包7可彼此独立地膨胀，以便例如当海床在放置基盘1的位置处倾斜时将框架2相对于海床5校平。

根据本发明，引导件4能够相对于它们对应的保持构件3沿着引导方向自由移动。在图1和图2示出的实施例中，引导件4可在它们的相应保持构件3的对应环内滑动。当将基盘1放置到海床5上时，引导件4也可以搁置在海床5上。如果借助于可膨胀包7校平框架2，则将相应地校平保持构件3。因为引导件4能够相对于相应的保持构件3自由移动，所以能够自动使引导件4竖直定位，而引导件4保持处于海床5上。这对于在将锚桩A驱动到海床5中期间使声音传播最小化而言是理想的。

图1和图2示出了各引导件4中均设置有悬置元件，在这种情况中为俘获环8。俘获环8附接到引导件4，并且俘获环的外径大于对应保持构件3的上环的内径。结果，在提升框架2时，例如在已经将锚桩A驱动到海床5之后从海床5提升框架2时，保持构件3相对于引导件4向上移动，直到保持构件3的上环将相应引导件4支撑在俘获环8处。另一方面，在将包括引导件4的框架2放置到海床5上的不同地点处时，在框架2接触海床之前引导件4将接触海床5，使得保持构件3因而相对于相应引导件4向下移动，直到框架2也接触海床5为止。在后述行为期间，俘获环8和对应保持构件3之间将相互脱离开。在引导件4的位于俘获环8下方的长度大于保持构件3的上环与俘获环8相接触的上接触表面和框架2的接触海床5的底部之间的距离的情况下，可实现这种状态。

在接下来的步骤中，可借助于使可膨胀包7膨胀来校平框架2，使得俘获环8可以保持与对应的保持构件3不接触。因此，在校平期间，引导件4能够相对于对应保持构件3自由移动。在这种情况中，俘获环8用于运送引导件4连同框架2。实际上，它们形成了用于将引导件4相对于保持构件暂时锁定的锁定装置。

可替代地，这至少在可膨胀包7的膨胀状态中，引导件4的位于俘获环8下方的长度可以比保持构件3的上环与俘获环8相接触的上接触表面和可膨胀包7的底部之间的距离短。这意味着在膨胀状态中，引导件4相对于海床5是自由的，使得在校平框架2期间，当引导件4从保持构件3的相应上环悬吊下来时将自动获得竖直姿态。如果引导件4在使可膨胀包7膨胀期间与海床5脱离接触，则在倾斜海床5处校平框架2的情况中将消除海床5作用在引导件4上的水平力。

图1和图2示出的基盘1的实施例包括四个保持构件3，所述四个保持构件3环绕框架2的中心轴线位于等角度位置处，但是可以想到不同数量的保持构件3。

此外，基盘1设置有联接构件9，所述联接构件用于将保持构件3的环联接到框架2的支架。联接构件9可以设置有便捷配件，以便能够快速地用不同尺寸的环替换环或者将另外的杆引入到环和框架2的支架之间，以增加框架2的中心轴线和保持件3之间的距离。还可能的是，联接构件9包括弹簧和/或阻尼功能，以减小从驱动器6传递至框架2的振动。

图3和图4示出了根据本发明的基盘1的一个可替代实施例。在这些附图中，与图1和图2中的附图标记相同的附图标记现在用于表示对应零件。在图3和图4的实施例中，框架2包括三个第一环3A，所述三个第一环3A环绕框架2的中心轴线位于等角度位置处。框架2还设置有旋转装置10，在这种情况中，为能够围绕框架2的旋转轴线旋转的水平杆。第二环3B安装在杆的端部处。旋转装置10能够使得第二环3B在第一环3A的各角位置之间旋转。在这种情况中，第二环3B基本与第一环3A相同，但是在一个替代实施例中也可以不同。

图4示出了一种状态，在该状态中，第二环3B在基盘1的左侧处转动到第一环3A上方，这使得两个环3A、3B沿着向上方向对准并且具有一致的中心轴线。因此，在基盘1的侧部处，形成有用于保持引导件4的暂时保持构件3A、3B。在这种状态中，锚桩A可插入暂时保持构件3A、3B中。在将锚桩A驱动到海床中并且可从暂时保持构件3A、3B移除引导件4之后，旋转装置10可旋转成使得第二环3B位于另一个第一环3A上方并且与该另一个第一环3A对准，以便形成可放置引导件4的下一个暂时保持构件3A、3B。

实际上，如图3和图4所示的基盘1仅仅需要一个驱动器6和一个引导件4。在安装锚桩A之后，将提升基盘1到已安装好的基础元件的在地层上方延伸的端部并且运动到可安装其它锚桩A的另一个地点。

如图3和图4所示的基盘1可形成三个暂时保持构件3A、3B，但是用于形成更多或者更少的暂时保持构件的基盘也是可能的。

根据上述内容，清晰的是，根据本发明的基盘提供了一种在非平坦的海床上易于进行校平的简单基盘。

本发明并不局限于附图中所示出的和在上文所描述的实施例，而是在权利要求的范围内可以以不同的方式改变。例如，可能的是，保持构件包括单个圆筒形构件以替代两个对准的环。校平装置可以包括可替代的提升装置，诸如液压缸或类似物。

Claims (13)

1.一种用于将多个基础元件相对于彼此安装在水下地层中的可再次使用的基盘(1)，所述基盘包括：至少一个引导件(4)，所述引导件用于在将所述基础元件驱动到海床中期间沿着引导方向引导所述基础元件；框架(2)，所述框架包括用于沿着所述引导方向的横向方向保持所述引导件(4)的保持构件(3)；和校平机构，所述校平机构用于当将所述框架(2)放置在海床(5)上时相对于所述海床校平所述框架，其中，所述引导件(4)能够沿着所述引导方向相对于所述保持构件(3)自由移动，其中，所述基盘布置成使得能够将包括引导件(4)的框架(2)放置在海床(5)上，此后，借助于校平机构来校平所述框架(2)，其中，在安装所述基础元件之后，将包括引导件(4)的基盘(1)提升到已安装好的基础元件的在地层上方延伸的端部之上并且运动到用于安装多个基础元件的另一个地点。

2.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述引导件(4)设置有悬置元件，所述引导件(4)和所述保持构件(3)适于使得当提升所述框架(2)时，所述保持构件(3)相对于所述引导件(4)向上移动，直到所述保持构件(3)接触所述引导件(4)的所述悬置元件为止，从而也提升所述引导件(4)。

3.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述引导件(4)包括套筒，所述套筒用于在驱动期间环绕所述基础元件。

4.根据权利要求2所述的基盘(1)，其中，所述悬置元件包括俘获环，所述保持构件(3)具有环绕所述引导件(4)的圆筒形上端部，其中，所述俘获环的直径大于所述保持构件(3)的所述上端部的直径。

5.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述引导件(4)包括隔声套筒。

6.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述校平机构包括至少一个可膨胀包，所述可膨胀包安装在所述框架(2)的底部部分处。

7.根据权利要求6所述的基盘(1)，其中，所述可膨胀包设置有用于保护所述可膨胀包的外护罩。

8.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述基盘(1)包括锁定装置，所述锁定装置用于将所述引导件(4)相对于所述保持构件(3)锁定。

9.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述保持构件(3)包括两个对准环，所述两个对准环定位成彼此相距一段距离并且环绕所述引导件。

10.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述基盘(1)包括三个或四个保持构件(3)，所述三个或四个保持构件包括围绕所述框架(2)的中心轴线处于等角度位置处的对应引导件(4)。

11.根据权利要求1所述的基盘(1)，其中，所述框架(2)包括：至少两个第一环(3A)，所述第一环围绕所述框架(2)的中心轴线以一角度距离间隔开；和旋转装置(10)，所述旋转装置用于使得第二环(3B)在所述第一环(3A)的角位置之间旋转，使得在相应的所述角位置中的每一个角位置处能够形成用于保持套筒状引导件(4)的暂时保持构件，因此第一暂时保持构件包括所述第一环(3A)中的一个和第二环(3B)，第二暂时保持构件包括第一环(3A)中的另一个和第二环(3B)。

12.一种通过根据权利要求1-11中的一项所述的基盘(1)将多个基础元件相对于彼此安装在水下地层中的方法，其中，将包括引导件(4)的框架(2)放置在海床(5)上，此后，借助于校平机构来校平所述框架(2)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在安装所述基础元件之后，将包括引导件(4)的基盘(1)提升到已安装好的基础元件的在地层上方延伸的端部之上并且运动到用于安装多个基础元件的另一个地点。