CN104321488A - 用于海上设施的结构 - Google Patents

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Abstract

用于安装海上设施(2)比如风力涡轮机或者石油和天然气平台的结构(1)。所述结构(1)包括：底座(4)、顶部构件(8)以及将底座(4)连接到顶部构件(8)的格构架(6)结构。所述结构(1)的子组件可以在安装前被预组装以提供建造的便捷，或它们可以被运输到预先确定的位置并且在现场被组装。

Description

用于海上设施的结构
技术领域
本发明涉及用于安装海上设施的结构，并且特别地，涉及可以被方便地建造来在其上安装风力涡轮机的结构。
背景技术
越来越多的海上风电场正在欧洲水域被建设并且显著数量的海上风电场在世界其他地方被计划。一般而言，至今被建设的海上风电场相对地靠近海岸或在浅水域中；然而，它们被安装于的水深在增加。虽然，目前被安装在海上的大多数涡轮机具有典型地在3-5MW的范围的输出功率，它们的大小始终在不断增加并且现在一些更大的涡轮机正在被开发。由于在更深的水深中的更大的涡轮机的趋势，至今使用的涡轮机基座的技术能力证明是有限的。像这样的基座正变得更大并且更重，以便能够承受所经受的更大的力。
至今在行业中主要的基座类型被称为单桩。它由大直径的钢的管状段组成，所述钢的管状段被打桩到海床中。打桩过程既漫长又嘈杂，并且引起针对结构的显著应力，所述应力减少结构的疲劳寿命。另外，关于在安装期间发出的噪音的环境担忧可能既季节性地(由于对环境受体的影响，比如海洋哺乳动物和鱼类，包括它们的卵)又日/夜循环地(由于对人类受体的影响)限制进行打桩的机会。
随着涡轮机大小和水深二者的增加，单桩基座的成本以及与它们的安装相关的技术困难也增加。虽然大直径单桩解决方案已经被提出来适应较大的涡轮机以及较深的水域，安装它们所需要的力显著地增加，噪音和引起的应力也像这样显著地增加。另外，结构通过波浪、潮汐以及海流所经受的力也显著地增加。随着水动力的增加，比如围绕结构的沉积物的冲刷的影响也增加。所有这些问题增加基座在材料方面增加成本的设计需求，所述材料需要承受应力的同时限制加到海床的应力。
除上述之外，适合于单桩的海床的类型受到限制。某些地质类型，例如白垩岩，不适当地与加到海床的应力和力矩相互作用。例如，当被压时(如在打桩期间，或当被加载和被卸载循环的力矩时)白垩岩会粉碎并且从而不施加期望的力在桩上。同样地，其他海床类型没有期望的结构能力来支撑桩，或者桩的设计需要被修改来将加的力减少到适当的水平，这增加成本。
虽然，不同于单桩的子结构和基座类型已经被使用，但迄今为止这些被用在了有限的数量中。子结构比如重力底座以及导管架(jacket)的使用已经受到水深、波候(wave climate)以及与它们的加工相关联的成本的限制。至今，其他结构比如三脚架以及三桩只被用在了非常有限的数量中。
重力底座已经主要地被用在波罗的海中，那里的水域相对地浅并且波浪动态不像在北海中那样地活跃。它们大的(典型地混凝土)结构，所述结构常常被集料(aggregate)填充来增加质量。重力底座的限制使用是因为它们的加工成本，所述成本与生产它们所需要的材料、空间以及时间有关系。针对由于浇注显著高度混凝土结构的本质的每个基座的更长的周期，还需要大的建造区域。另外，涉及的材料的量，特别是当为深的或活跃的水域设计时，增加成本和加工时间并且增加被计划的地点的空间要求。
因为重力底座是如此大质量的结构，与它们相关联的问题同样地显著。一旦安装浸没结构的大小导致显著的水动力效应，比如海床的冲刷以及结构经受的力。由于水动力是如此显著，结构的设计需要足够大以适应它们，这增加质量以及成本。另外，由于结构是浸没的，任何被增加的质量具有相关联的浮力，这意味着在施加力来抵抗强加于结构上的那些力的方面不太有效，从而结构固有质量的全部能力没有被利用并且结构的总体大小需要被增加以抵消浮力的效果，反过来增加结构经受的力。由于结构经受的力是显著的，那些被加到海床的力也同样是显著的，在安装重力底座之前典型地需要海床处理，以保证水平面并且加强沉积物的载荷承载性能。这样的海床处理增加海上操作的成本、时间以及风险。
导管架基座已经被用在较深的水域中，尽管它们的成本已经限制了设施的数量。导管架是通过桩的使用被固定到海床的钢的格构架结构。它们的成本与下列相关：加工它们需要的空间、用来焊接结构所花的时间和精力的量、需要的材料的量，以及打桩和安装导管架的成本。由于显著的拉伸和压缩力被传递到导管架的格构架结构，导管架的顶段的详细工程处理以及制造是贡献总的结构成本的显著方面。通过桩的使用将导管架固定到海床的需要意味着安装的噪音影响仍然是行业的显著担忧。
针对海上风力涡轮机，一些其他结构类型已经被使用或被提出，包括，三脚架、三桩以及不同的浮动设计。至今被使用或提出的三脚架，具有或将需要显著的制造工作量以及打桩，二者都抬高成本。三桩也需要打桩，并且在结构的顶部分配应力的详细工程处理是复杂并且昂贵的。浮动的基座设计已经被原型化，然而，它们需要显著的水深，或者必需显著的制造和材料成本。
然而，石油和天然气行业每个油气田只需要几座设施，它们本身结构的相对高的成本可以被吸收到商业模式的总的成本中。在海风的情况下，由于需要大量的结构，部分地正是这些高成本目前阻止该行业变成成熟且具有竞争力的技术。通过具有这样的结构使海风具有竞争优势将是有利的，这种结构是低成本、以比目前基座类型低的空间需要简单而迅速地被加工、快速地被组装，并且可以被方便地部署到选择的位置。如果在安装过程期间结构可以以很少或没有噪音发出的方式被安装，并且如果需要有限的或不需要海床处理，这将是更有利的。如果结构也是相对地刚性的并且能够承受一些施加在它上的力，以使各式各样的涡轮机类型能够被安装在其上，这将是非常有利的。
发明内容
发明的目的在于通过这样的提供结构(或重力底部基座)来解决上述问题，所述结构具有限制加到结构上的力的以及结构中固有的浮力的高的水动力透过性和低的浸没体积。设计使力最小化并且控制在运行阶段通过结构被施加在海床上的频率，并且由此结构本身需要很少或不需要海床处理。结构是刚性的并且能够承受大范围的载荷工况，从而使它在适应依照安装位置和海床类型的不同特性的一些安装设计和设计需求方面能够是灵活的。结构的设计限制在子组件之间传递的拉力，减少在结构内的结合部的工程处理以及制造需求。虽然结构可以是单个或一体的构造，结构将优选地利用一些子组件(例如，底座，格构架以及顶部构件)以便利加工和组装。
通过以浸没板的形式提供底座(与穿入地表的结构形成对照)并且将它与其他子组件结合以形成结构，总结如下：
·结构的质量可以被保持到最小，由此使在海床上的直接力最小化并且扩大适合于海上结构安装的海床类型的范围
·浸没的横截面积可以被减小，由此限制水动力引起的力以及冲刷的发生
·打桩可以被避免，由此减少安装时间、成本、风险以及相关联的噪音
·海床处理可以被最小化，或者在一些情况下完全被避免
·从水平面的偏差可以在安装其他子组件时被纠正
相应地，本发明提供用于安装海上设施(例如风力涡轮机)的结构，所述结构包括顶部构件(下面有时被提及为大质量的顶部构件(即具有显著质量的顶部构件)或重力过渡构件)、底座(或重力板)以及将顶部构件连接到底座的载荷传递格构架(或导管架)。
在这说明书中，术语比如“向上(up)”、“上(upper)”、“下(lower)”、“在…上面(above)”以及“在…下面(below)”参考结构在它正常使用方向使用。例如，熟练人员将理解，考虑在海床的形态中的小偏差，在被放置在海床上时，结构以基本上竖直的构造被配置来使用。从而，关于下表面意指在使用中将面朝下朝向海床的表面。
底座可以是低轮廓、大表面积的板，所述板分配被施加在海床上的力以减小承载压力。优选地，所述底座将由钢筋混凝土形成，并且将固有地具有它自己的质量，所述质量可以被利用来，在全部结构不被保持在纯粹地压缩的状态的设计情况下，抵消任何通过载荷传递格构架被传递的残余拉力。通过将施加在海床上的压力最小化，需要有限的海床处理(如果有的话)以及后来的加强。底座可以自安装(即，以至于它浮动，被拖出到地点并且下沉到合适的地方)，或者以至于它被吊到合适的位置。避免了对海床处理结构或打桩的需要。
底座可以被形成来包括在它之内的空洞，这样以至于他们能够容纳大量的水，或其他材料。通过包含水以外的材料，底座的浸没重量可以被优化来抵消任何在结构上的力，同时通过包含或者水或者其他材料，底座的安装可以被优化。通过在安装期间调整底座的速度和动量，一旦底座与海床撞击，可能使海床塑性地变形，以至于通过作为相互作用的结果的压紧，海床既被平滑又被加强。
底座优选地被设计有一个或更多个配合界面，所述配合界面具有或者凸的或者凹的的连接部件，来容纳载荷传递格构架。将被熟练人员理解的是底座可以包含一个或更多个凸的连接部件并且格构架可以具有相应数量互补形成的凹的连接部件，或反之也然。可以使用凸的以及凹的连接部件的组合。通过允许材料附加到配合界面，例如通过使用垫、灌浆、填料或套，配合接口也使结构能够容忍一些的海床倾斜。由于是被浇注的，配合界面可以被一体地形成在底座中。
可拆卸的预浇注的垫或套可以与一个或更多个配合界面一起被利用来改变底座/格构架结构表面的平面的倾斜。更特定地，一个或更多个垫可以被放置在底座的上表面的开口或配合界面之内，所述开口或配合界面限定凹的连接部件以至于在使用中互补的凸的连接部件置于垫上。配合界面可以包括用于接收到凹的表面的灌浆或填料，或者，接收到凸的表面的套的装置，以保证配合界面可以以最小的成本被对准。可以使用垫、灌浆、填料以及套的组合。
底座可以包括至少一个孔，所述至少一个孔从底座的上表面延伸直到底座的下表面。在发明的实施方案中，底座包括至少一个锥状表面，所述至少一个锥状表面从底座的下表面延伸到孔。所述孔以及所述锥状表面允许底座被方便地降下到海床。孔的大小可以被选择来确定这样的速率，即底座可以以所述速率下降通过水体。底座下表面的锥状便利水通过孔的稳定流动，以及优化在与海床的冲击期间底座施加的压力。通过优化底座下降以及冲击海床的速率，底座可能使在底座下的沉积层塑性地变形，以至于海床的局部形态可以平坦化。这允许力在底座的整个表面上的均匀分散。另外海床的塑性变形可以通过压紧海床沉积物来加强它们。所述孔可以被提供在底座的中间部分。
底座可以具有基本上三角形的形状，其中配合界面被提供在每个顶点。可替换的形状，比如基本上正方形或其他形状，可以被利用。
在发明的实施方案中，底座优选地包括一个或更多个冲刷防护沉排。(冲刷是通过水动力作用移除沉积物并且可以具有动摇结构的作用。)每个冲刷防护沉排优选地由混凝土形成并且可以与底座一体地形成。每个沉排优选地包括一系列的混凝土部分，所述混凝土部分被附接装置(例如聚丙烯线缆)以类似于被保持在一起来支撑在床上的垫子的撑杆的方式附接到一起(由此术语为混凝土沉排)。同样的附接装置可以通过在加工底座期间并入的方式形成到底座的附接机构。在底座加工期间的附接装置并入的可替换方式是在安装之前每个混凝土沉排可以被附接到底座。
混凝土部分可选地可以是基本上圆柱形的。理想地，在底座运输以及安装过程期间每个混凝土沉排可以被储存在卷曲的或卷起的配置中。一旦底座被安装在它的优选位置，沉排被解开并且混凝土部分被允许向下展开到海床上。优选地，每个冲刷防护沉排将被这样建造，当在部署前的卷曲配置时，冲刷防护沉排的质量的中心仍然在连接到底座的枢转点之外。这保持在附接装置上的张力并且保证当被释放时，在它自己的重量下每个沉排将被展开并且围绕底座部署。通过使用混凝土沉排，水动力作用与邻近底座的海床沉积物解除关联，并且反而被偏置到沉排终止的点。通过水动力冲刷作用的位置改变，总体设计对海床沉积物的移除的敏感性被减小。混凝土沉排的尺寸可以被优化来适应获得海床冲刷的期望水平的设计情况。通过最优地确定混凝土沉排的尺度，这样的极端角度可以被控制，在所述极端角度直接邻近底座的沉积物可以通过冲刷的作用实现，并且由此海床的承载能力可以被保持。
载荷传递格构架优选地被配置来被安装在底座上，并且被设计来传递在顶部构件和底座之间的力。一旦被安装到格构架，底座也可以提供拉伸能力以适应任何水平传播的通过格构架结构加到所述底座的力。使用材料(比如灌浆)来固定底座和格构架之间的界面点，可以被利用来从格构架传递力(比如传播的或残余的拉力载荷)到底座。格构架优选地由混凝土形成，然而，可以由钢形成。通过具有低浸没轮廓，格构架仍然是水动力高效的并且这样不会由于波浪、潮汐以及海流或显著的海床冲刷作用，在结构内引起大载荷。格构架可以具有任何适当的设计，比如常规的用于标准导管架基座的格构架结构设计，或基于双曲面配置的改进的设计，所述双曲面配置在下文被更详细的描述。格构架可以包含多个基本上竖直地延伸的支杆，可选地以预浇注的中空的管状构件的形式加工所述构件是成本效益高的。
示例性的设计，双曲面导管架，优选地包括一对或更多对基本上竖直地延伸的支杆，所述支杆被配置以至于它们呈现双曲面配置。通过这样做，在结构上的力只通过单向的力在底座和顶部构件之间被传递，简化了结构的设计以及加工过程，也便利不太容忍多方向的应力的材料(比如混凝土)的使用。双曲面导管架可以通过借助于顶部构件施加适当的压缩载荷被保持在压缩状态。被压缩的支杆的优势是由循环载荷产生的疲劳裂纹长度是有限的，像这样用于材料(比如钢)的设计情况被简化。另外，对于比如混凝土的材料，压缩载荷的应用简化支杆的设计和加工，通过压缩载荷的应用，混凝土支杆变成后张法预应力混凝土。
具有双曲面配置(例如双曲面导管架)的格构架可以与其他类型的支撑结构一起使用，不一定是具有底座和顶部构件的那些支撑结构。换句话说，本发明提供用于安装海上设施的结构，所述结构包括具有双曲面配置的载荷传递格构架。这样的格构架的其他特征可以在本文中找到。
在发明的实施方案中，格构架可以被设计来通过格构架的组件容纳线缆的布线，以使得为了那个目的对任何二级结构的需求减到最小，从而既减小加工的成本又减小维护的成本。线缆布线装置可以以一个或更多个通道(线缆槽)的形式被提供在格构架结构内，例如包含通过下面提到的节点以及支杆。
在发明的实施方案中，格构架优选地包括邻近底座的底部环以及邻近顶部构件的顶部环。底部环以及顶部环可以由混凝土形成。基本上竖直地延伸的支杆可以在格构架的底部环和顶部环之间延伸并且被格构架的底部环和顶部环保持在合适的位置。底部环优选地通过多个底部节点通过底部支杆互相连接形成。每个底部节点优选地被配置来附接到基本上竖直地延伸的两个支杆的下端，其中所述底部支杆优选地被配置来将邻近的底部节点连接到一起以形成底部环。同样地，顶部环优选地通过由顶部支杆互相连接的多个顶部节点形成。每个顶部节点优选地被配置来附接到基本上竖直地延伸的支杆的上端，其中所述顶部支杆优选地被配置来将邻近的顶部节点连接到一起以形成顶部环。顶部环和底部环有效地形成锁定装置以允许基本上竖直地延伸的支杆被保持在合适的位置，以至于借助于相应的或互补的配合界面：(a)格构架可以被安装在底座上，以及(b)顶部构件可以被安装在格构架上。
节点、支杆等可以以混凝土的形式被预浇注并且然后被连接到一起以形成顶部环和底部环。
顶部构件被配置位于格构架的顶部上并且可以由混凝土，或其他适当的材料(比如钢)形成。它是被设计来使(或者全部或者大部分)安装在它上的设施(例如风力涡轮机)施加的倾覆载荷分解为压缩力的大质量的并且宽的结构。顶部构件优选地包括至少一个凹座或其他为了安装设施在其上的安装特征。在海上结构(比如石油平台、天然气平台以及海上变电站)的情况下，顶部构件可以是设施结构的一体的部件。另外，顶部构件容纳通过由载荷传递格构架传递的载荷施加在所述顶部构件上的力，比如那些通过波浪冲击被强加的力。在结构只被保持在压缩载荷中的设计情况中，它施加压缩整个结构的力并且从而如果需要的话可以被用于使格构架结构产生后张预应力。格构架由比如混凝土的材料制成可能是特别令人满意的。为了控制结构的振动以及由此被加到或者设施或者海床的频率，顶部构件可以容纳频率控制设备，比如无阻尼减震器，或主动阻尼机构。通过包含减震器，通过或者设施或者波浪作用在结构中引发的频率的控制可以防止设计敏感性(比如海床的频率敏感性)增加总的结构的成本。
顶部构件可以与其他类型的支撑结构一起使用，不一定是具有底座和格构架的那些支撑结构。换句话说，本发明提供用于安装海上设施的结构，所述结构包括分开地可安装到支撑结构的顶部构件。这样的顶部构件的其他特征可以在本文中找到。
在发明的实施方案中，顶部构件能够通过包含一个或更多个被安装到顶部构件的中压载箱而具有增加到顶部构件的质量，所述压载箱可以被水、集料或如期望的其他适当的材料填充。压载舱可以与顶部构件一体地形成，并且如果在顶部构件(参见下面)内提供如空的区域或者腔，它们可以通过顶部构件的内壁至少部分地被限定。顶部构件的下表面优选地包含用于将顶部构件连接到格构架的一个或更多个配合界面。开口可以位于配合界面以便利线缆通过格构架和/或顶部构件布线。由于是被浇注的，配合界面可以被一体地形成在顶部构件中。
被限定在顶部构件中的压载箱，空的区域或腔可以具有被引入到它们中的附加的材料以增加顶部构件的总质量，以至于顶部构件足够地重，并且具有足够的直径，来使任何被施加在结构上的倾覆力矩分解为纯粹的压缩力。(换句话说，顶部构件可以是基本上中空的结构。)在纯粹的压缩设计的情况中，附加材料可以增加顶部构件的质量，以至于顶部构件施加载荷到格构架结构上。这样的效果可以使格构架结构产生后张应力，在结构是由特定的材料(比如混凝土)制成的情况下是令人期望的。施加到结构的载荷可以根据需要被调整以保证所述设计适应由被支撑的设施施加的力，例如，在优化施加在格构架上的力时。
由于在结构被安装使用时顶部构件的位置在吃水线以上，任何增加到顶部构件的质量不会排水并且这样被施加的力不会像增加的质量在吃水线以下的情况通过浮力效果被减小。这样，与比如集料的其他材料不同，可能使用水以实际上无成本来增加到顶部构件的质量。当然，这不排除使用其他材料。另外，通过避免增加到顶部构件的材料的浮力效果，结构既可以在结构的组构方面也可以在增加到结构的材料方面使用最小量的材料。
结构的子组件(即，底座、顶部构件以及格构架)可以在安装前被组装到一起，或预期它们可以被分开传递并且在现场被组装。当被分开传递时，在将格构架连接到底座并且随后顶部构件和设施将被支撑到格构架之前，首先将底座固定地放置在合适的位置是可能的。这样使结构没有被固定地安装的风险最小化，因为在安装本发明的下一个子组件之前可以采取步骤来保证提供稳固的底座或基座。
结构可以被架置或安装在海床上。然而，熟练人员将理解的是所述结构可以被系在水中以至于设施(例如风力涡轮机)可以被安装在其上。在这种方案中，为了所述结构被系在水中，底座可以是能浮起的。因此，熟练人员将理解的是，底座将优选地进一步包括附加的、用于将底座固定到海床的固定装置。
一个或更多个结构可以被用来支撑单个设施，以至于设施可以被安装在海上。例如，具有多个脚的天然气或石油平台可以通过多个根据本发明的结构被锚固到海床或被系在水中。
附图说明
现在，通过实施例并且参考附图的方式描述本发明的具体实施方案，附图中同样的标号被用来表示同样的部件，并且其中：
图1示出根据本发明的与风力涡轮机一起安装的结构；
图2示出图1的发明的三个主要子组件；
图3示出图2的底座以及载荷传递格构架；
图4示出图2的底座；
图5示出图4的底座底面；
图6示出图4的底座通过A-A线的截面；
图7示出图6的可替换的视图，附加地包括预浇注的垫；
图8示出图4的底座，附加地包括整体的冲刷防护沉排；
图9示出图2的载荷传递格构架；
图10示出图9的载荷传递格构架的底部环；
图11示出图9的载荷传递格构架的足部节点；
图12示出图9的载荷传递格构架的顶部环；
图13示出图9的载荷传递格构架的顶部节点；
图14示出从下面观看的图13的顶部节点；
图15示出图2的顶部构件；
图16示出图15的顶部构件通过B-B线的截面；
图17示出图2的顶部构件的可替换的视图；
图18示出图17的顶部构件通过C-C线的截面；
图19示出从下面观看的图15的顶部构件；以及
图20示出安装在海床上的本发明的结构。
具体实施方式
现在参考附图，图1示出根据本发明的结构1(或重力导管架基座)，用于在其上安装海上设施，例如风力涡轮机2。
结构1的子组件在图2中被更详细地示出并且包含底座4(或重力板)、载荷传递格构架6(或双曲面导管架)以及顶部构件8(或重力过渡构件)。
底座4坐在海床SB(图20)上并且担当载荷分散装置，支承由结构1施加在海床上的压力。格构架6减小由结构1经受到的水动力并且将由设施(例如风力涡轮机2)产生的力通过波浪区域传递到海床。顶部构件8作为结构1的基本质量。它加压于格构架6的支杆并且贡献良好的频率特性。子组件结合来减小通过水动力在结构1上引发的载荷，同时保持具有良好频率特性的刚性的大质量结构。设计能够容纳大范围的不同类型的风力涡轮机2(以及其他设施)并且减少施加到海床上的力，从而避免海床处理的需要。结构1通过避免对打桩以及海床处理的需要可以显著地减小设施建造时间。
图4-7示出由混凝土浇注成并且具有三个配合接口10的底座4，所述配合接口10用于安装格构架6到底座4上。每个配合界面10位于底座4的顶点并且具有锥状侧面12，所述锥状侧面12通过减低被需要来定位格构架6的位置公差来简化安装过程。底座4包含孔14，所述孔从底座4的上表面16延伸直到底座4的下表面18。底座4包含6个锥状表面20，每个表面20由底座4的下表面18朝孔14向上延伸。
在这个实施例中，在底座4上的配合界面10被示出为凹的连接部件，但是凸的连接部件(或凸的和凹的连接部件的混合)也可以被提供。图7示出附加的预浇注的加重垫22，所述加重垫22可以被引入到凹的连接部件10中以允许在结构1的水平中的任何偏差在海床上被矫正。在另一个底座4的配合界面10包含凸的连接部件的安排中，为了相似的目的，可以使用预浇注的加重管或基本上圆锥的套(未示出)。
图8示出冲刷防护沉排24如何被附接到底座4的外缘。七个沉排24被示出在图8中并且每个沉排24由一系列管状混凝土段26形成，所述管状混凝土段26通过聚丙烯线缆被连接并且保持在一起。单个沉排24’被示出在部署前被绑在卷曲或卷起的位置。剩余的沉排24全被示出在部署的位置。一旦底座4被安装在它的优选位置，沉排24被解开并且混凝土部分被允许在混凝土段它们自身的自然重量下展开到海床上。
图9-14示出格构架6的主要子组件，特别地，底部环28、顶部环30以及在底部环28和顶部环30之间基本上竖直地延伸的三对支杆32。支杆32由混凝土浇注成为中空的管状构件。
底部环28包含三个底部节点34和三个底部支杆36，如图10中可见。每个底部节点34包含用于接收各自的底部支杆36的端的一对突出体60，以至于邻近的底部节点34通过底部支杆36被连接在一起。每个底部节点34也包含用于接收各自的基本上竖直地延伸的支杆32的下端的一对突出体62。底部节点34和底部支杆36由混凝土浇注成，后者被形成为中空的管状构件。线缆可以通过竖直地延伸的支杆32的中空的内部以及通过形成在底部节点34中的线缆槽被布线。图3示出格构架6如何被安装到底座4上，其中底部环28的底部节点34位于配合界面10中。
顶部环30包含6个顶部节点38和6个顶部支杆40。每个顶部节点38包含用于接收各自的顶部支杆40的端的一对突出体64，以至于邻近的顶部节点通过顶部支杆40被连接在一起。每个顶部节点38也包含用于接收基本上竖直地延伸的支杆32的上端的突出体66。顶部节点38以及顶部支杆40由混凝土浇注成，后者被形成为中空的管状构件。线缆可以通过形成在顶部节点38中的线缆槽被布线。每个顶部节点38包含开口42来布线线缆到顶部构件8中。
底部环28以及顶部环30的组件，和基本上竖直地的支杆32一样可以通过使用工业粘合剂、机械机构，比如插捎或其他适当的装置被固定在一起。构成结构1的子组件可以包括载荷或起吊点，以至于结构1可以被方便地固定到起重机，绞车或其他这样的用于部署结构1的设备。
将被容易理解的是格构架6的其他设计可以被利用。如结构1的总体设计所要求的，格构架6也可以根据需要具有任何适当数量的基本上竖直地延伸的支杆32、节点34、38等。
图15-19示出由混凝土浇注成的顶部构件8。顶部构件8具有上表面44以及下表面46并且具有倾斜的外壁48，所述外壁48将上表面44连接到底表面46。中心的凹座50位于上表面44的中间来接收设施(比如风力涡轮机2)的安装部件。在下表面46上的配合界面52在格构架6的顶部构件8和顶部环30(或更特定地，顶部节点40)之间提供连接。在顶部构件8内的空的区域或腔限定压载箱54，所述压载箱54也通过顶部构件的内壁56被部分地限定。位于配合界面52的开口58在每个顶部节点38中与开口42配准以便利线缆布线到顶部构件8中。
在使用中，根据本发明的结构1可以在安装前在位置上被组装，或者子组件(即，底座4、格构架6以及顶部构件8)可以被分开地传递到位置并且结构1被现场组装。图20示出在使用中被安装到海床SB的本发明结构1的侧视图，示出结构1以及子组件如何相对于吃水线WL被放置。

Claims (34)

1.一种用于安装海上设施(2)的结构(1)，所述结构(1)包括顶部构件(8)、底座(4)以及将所述顶部构件(8)连接到所述底座(4)的载荷传递格构架(6)。
2.根据权利要求1所述的结构(1)，其中所述底座(4)由混凝土形成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的结构(1)，其中所述底座(4)形成有空洞。
4.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述底座(4)进一步包括用于将所述底座(4)连接到所述格构架(6)的一个或更多个配合界面(10)。
5.根据权利要求4所述的结构(1)，其中每个配合界面(10)包含在所述底座(4)和所述格构架(6)中的一个上的凸的或凹的连接部件以及在所述底座(4)和所述格构架(6)中的另一个上的互补的凸的或凹的连接部件。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的结构(1)，进一步包括用于与所述一个或更多个配合界面(10)一起使用的一个或更多个垫(22)或套。
7.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述底座(4)包含至少一个孔(14)。
8.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述底座(4)包括由所述底座(4)的下表面(18)延伸到孔(14)的至少一个锥状表面(20)。
9.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述格构架(6)由混凝土形成。
10.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述格构架(6)包含线缆布线装置。
11.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述格构架(6)具有双曲面配置。
12.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述格构架(6)包括一对或更多对基本上竖直地延伸的支杆(32)。
13.根据权利要求12所述的结构(1)，其中所述支杆(32)采用双曲面配置。
14.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述格构架(6)包括邻近所述底座(4)的底部环(28)。
15.根据权利要求14所述的结构(1)，其中所述底部环(28)由混凝土形成。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的结构(1)，其中所述底部环(28)包括多个底部节点(34)，每对邻近的底部节点(34)通过底部支杆(36)互相连接。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的结构(1)，其中所述格构架(6)包括邻近所述顶部构件(8)的顶部环(30)。
18.根据权利要求19所述的结构(1)，其中所述顶部环(30)由混凝土形成。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的结构(1)，其中所述顶部环(30)包含多个顶部节点(38)，每对邻近的顶部节点(38)通过底部支杆(40)互相连接。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的结构(1)，其中所述格构架(6)包括一对或更多对基本上竖直地延伸的支杆(32)，所述支杆(32)在所述底部环(28)和所述顶部环(30)之间延伸。
21.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述格构架(6)进一步包括用于将所述格构架(6)附接到起重设备的连接装置。
22.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述顶部构件(8)由混凝土形成。
23.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述顶部构件(8)进一步包括一个或更多个压载箱(54)。
24.根据权利要求23所述的结构(1)，其中所述压载箱(54)与所述顶部构件(8)一体地形成。
25.根据权利要求23或权利要求24所述的结构(1)，其中所述压载箱(54)至少部分地通过所述顶部构件(8)的内壁(56)限定。
26.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述顶部构件(8)包括用于将所述顶部构件(8)连接到所述格构架(6)的一个或更多个配合界面(52)。
27.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述顶部构件(8)包括至少一个凹座(50)。
28.根据权利要求26所述的结构(1)，其中所述顶部构件(8)包括用于将所述顶部构件(8)连接到所述格构架(6)的一个或更多个配合界面(52)以及位于配合界面(52)的至少一个开口(58)。
29.根据任一项前述权利要求所述的结构(1)，其中所述底座(4)适合被放置在海床使用。
30.根据权利要求29所述的结构(1)，其中所述底座(4)进一步包括一个或更多个冲刷防护沉排(24)。
31.根据权利要求30所述的结构(1)，其中每个沉排(24)由混凝土形成。
32.根据权利要求1-28中任一项所述的结构，其中所述底座是能浮起的。
33.根据权利要求32所述的结构，其中所述底座包含用于在使用中将所述底座固定到海床的固定装置。
34.一种基本上如本文所描述并且参考附图的结构(1)。
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