CN111279032B - 港口设备和用于将浮体系泊在港口设备中的方法 - Google Patents

Abstract

各种实施方式涉及用于系泊浮体的方法和港口设备。港口设备包括已打桩的基部结构和横向布置的底部结构，已打桩的基部结构设置有向上突出穿过海平面并终止于海平面的上方的两个侧壁，横向布置的底部结构与侧壁互相连接，其中，底部结构的顶部表面布置在允许浮体漂浮在侧壁之间的深度处，并且其中，浮体布置成由侧壁的至少一部分刚性地但以可释放的方式支承。该方法包括将浮体置于侧壁之间的位置中，以及将浮体刚性地固定至基部结构的竖向侧壁，并且通过允许至少在浮体的底部与基部结构的对应的上表面之间存在充水间隙而仍使浮体大致完全地暴露于浮力。

Description

港口设备和用于将浮体系泊在港口设备中的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月27日提交的挪威专利申请No.20161699的优先权的权益，其全部内容出于所有目的通过参引并入本文。

技术领域

本发明涉及用于将浮体系泊在港口设备中的方法和系统，港口设备包括已打桩的基部结构和横向布置的底部结构，已打桩的基部结构设置有向上突出穿过海平面且终止于海平面的上方的两个侧壁，横向布置的底部结构将侧壁刚性地互相连接，其中，底部结构的顶部表面布置在允许浮体漂浮在两个侧壁之间的深度处，并且其中，浮体(或浮动结构)布置成由侧壁的至少一部分刚性地但以可释放的方式支承。

背景技术

对于在暴露于具有例如风暴潮的极端海况的水域中的漂浮的离岸结构而言存在一个主要问题。众所周知，例如与热带气旋有关的风暴潮主要出现在陆地附近的浅水域中，其中，海岸附近的水位可能会临时增加达8米至9米。这将会对基于重力的结构(GBS)施加巨大的上举力，该基于重力的结构具有储存在海平面处的大的水平面区域处液体且位于近岸处。用以抵消这种临时上举力的附加的固定压载量将有必要使GBS的体积和重量显著增加以始终确保正的底部压力，而且以确保在GBS到海床上的浮入、浸没和安装期间的附加的浮力。这种体积的增加将再次导致上举力的进一步增加，从而需要用于海水压载和固定压载两者的附加的压载量，-这表示负面的设计效果螺旋，这将使GBS解决方案非常昂贵。

还已知的是，GBS解决方案可能是不可行的，或者至多对在比如在河流三角洲中发现的柔软且未固结的海床土壤中使用而言将是非常昂贵的。出于这些原因，GBS可以配备有抽吸裙部，但是这种裙部解决方案的极小的尺寸和竖向高度可能表示过于昂贵的基础解决方案，迄今为止，浮动储存体是在具有这种土壤条件的区域中唯一可行的解决方案。

在装载操作期间，为了减少与浮体的动力学相关联的问题，已经提出的是在海床上安装用作人工港的大型的矩形或方形钢结构或混凝土结构，其中，连续的钢壁或混凝土壁意在形成防止入射波的保护装置。所建议的典型水深度为8米至30米。这种类型的大型建造物意在被建造成远离人口密集的区域，并且同时在装载和卸载操作期间用作用于液化天然气(LNG)船的防波堤。

波浪的问题可以通过将船舶移动到港口建造物的背风侧上来减少，但计算和盆地实验表明，如果形成连续屏障的港口建造物需要在波浪和涌浪在一个时段期间从特别不利的角度出现时获得显著的遮蔽效果，则形成连续屏障的港口建造物必须被建造得非常大。这是由于下述众所周知的效果：海浪将在这种建造物的两侧周围衍射并且将在衍射波相遇的背风侧后面一定距离处产生焦点。在该焦点处，波的高度实际上可以高于入射波。

被安置在海床上的大型港口建造物意在用作波浪的遮蔽物，因此将是非常昂贵的。已经提出了用于LNG的这种类型的港口站点的不同形式，这种港口站点用混凝土建造，以便使船舶在装载操作期间免受波浪的影响。一种建议的形状是例如将建造物建造成马蹄形，并且使LNG船舶在建造物内部进行装载/卸载。这将显著减少动力学问题，但港口站点将比呈矩形形状的港口站点更昂贵。

GB 1369915描述了一种港口站点，其包括漂浮或浸没的并且以其他方式构造成用于安置在海床上的多个单元。每个单元包括基部、载荷承载结构和在需要的情况下可以移动的可动波破碎元件。

US 3,958,426描述了一种港口站点，其包括以间隔开的方式安置在海床上的多个单元，使得形成了至少一个直的系泊位置。这些单元设置有防护装置和波阻尼装置。

WO 2006/041312公开了一种港口设备，其用于在海上储存、装载和卸载碳氢化合物比如LNG，该申请的全部内容通过参引并入本文。港口包括由钢或混凝土建造的安置在海床上的三个单元。这些单元以侧向的关系安置成线形的。港口构造成抑制波浪，船舶意在位于系泊用具的背风侧。

WO 2013/002648公开了一种用于在海上储存、装载和卸载碳氢化合物产品的港口设备，其包括相互安置在海床上的多个单元，从而形成港口设备。这些单元以在侧向方向上间隔的给定的距离独立地安置且具有前表面，船舶意在沿着该前表面被系泊，从而形成用于波浪中的部分波浪的通道，并且这些单元被构造成抑制入射波中的一部分入射波同时允许波浪中的另一部分波浪和涌流通过港口设备。

US 2005/139595描述了一种储存和装载LNG的设备，该设备由被置于海床上的海床结构组成，该海床结构具有被置于海床上的底板和三个向上延伸的壁。海床结构具有开口，从而允许浮动模块被操纵到海床结构内的位置中并且被压载以被置于底板上。

FR 2894646描述了一种基于重力的结构，该结构由于其自重而被置于海床上且设置有向下压入海床中的向下突出且敞开的裙部。基于重力的结构具有U形形式，其中，竖向壁从浸没的底板向上延伸，并且基于重力的结构设置有用作用于提供所需重力的重量部的浮力室。基于重力的结构的一个实施方式还可以设置有向下延伸穿过竖向壁并进入支承土壤中的桩，这些桩在海平面上方终止于壁的顶部处。

然而，这些用于储存的港口设备可能规模大、复杂且昂贵。这些港口设备需要很长时间来建造，并且其相对于机动性和其他应用的变化有限。由于较深裙部的依赖性使得基础成为可能，所以在安装期间也可能遇到问题，特别是在具有泥质或柔软海床的浅水中也可能遇到问题。此外，海床土壤的密度、成分、压密和地形可能由于一个海床位置与另一海床的位置的不同而有很大差异。例如，河口中的土壤通常将以具有一种胶状质地的柔软的泥质土壤为主，而其他海床区域可能会受到硬砂岩、石灰岩或古火山岩的影响或由其叠置。这将对海床土壤的载荷承载能力产生直接影响，并且因此可能找到用于应被置于海床上的海床结构的可预测且可靠的基础解决方案。

因此，存在对节省成本、通用和灵活的港口设备系统的需求，这样的港口设备可以安装在浅水域中且适用于在其中海床具有差的载荷承载能力区域中安装。此外，存在对离岸设备的需求，这样的离岸设备可以由于制造和成本原因而尽可能地被标准化且可以容易地部署在具有任何类型的海床土壤的离岸或近岸位置。

还存在对用于确保这种港口设备的适当且充分的打桩的方法的需要，从而避免在打桩操作期间设备与海床之间的相对运动。

发明内容

根据本发明所使用的原理是使用已打桩的基部结构，其中，被系泊在基部结构中并由其支承的可浮动体的重量通过桩大致直接向下传递到海床中，该桩终止于海平面上方、由海平面上方的结构承载和/或固定。此外，所使用的另一原理是使用重力和/或压载物将浮体安全地系泊或锚固至对接舱。可浮动体或浮体可以通过允许至少在浮体的底部与基部结构的对应的上表面之间存在充水间隙而大致完全地暴露于浮力。浮体可以可选地结合系连力而被系泊至对接舱(或基部结构)。在这方面，基部结构可以通过其占地面积的至少一部分占地面积而置于海床上，或者基部结构可以定位在海床土壤上方的一定距离处，即，实际上没有与海床土壤接触，所有载荷、重量和力在任何情况下都由桩承载并传递到海床中。

本发明的目的在于提供一种基础和支承系统以及用于基部结构的安装方法，该基部结构将来自所系泊的浮动结构(或浮体)的载荷、力和弯矩直接传递到海床土壤的较深层中，而不会由于作用在基部结构上的环境力或其他相关力导致支承或系泊基础的失效或不稳定。

本发明的另一目的在于提供一种具有已系泊的可浮动储存体的多用途浅水海床终端，以及用于在浮体与基部结构之间建立固定装置的方法。

本发明的又一目的在于提供一种海床终端，其被设计成用于将由储存在系泊体(即，已系泊的可浮动体)内的较大重量的液体和/或作用在海床终端上的力和载荷所引起的相当大的竖向载荷传递到海床土壤上，而不会允许浮体与支承结构之间的任何相对运动以及海床与终端之间的任何相对运动。

本发明的又一目的在于提供一种浅水海床终端，其在大多数类型的海床土壤条件下使用灵活、成本低廉并且易于建立。

本发明的另一目的在于提供一种近岸储存系统，其在需要的情况下也可以位于如在河流三角洲和未固结土壤的海床区域中出现的极其柔软和泥泞的土壤中，在这些土壤中，基于重力的结构无法进行安装或将过于昂贵，并且其中，没有进行太过复杂作业的浮体可以在完成任务时被再次移除。

本发明的又一目的在于其可以被给予用以在极端风暴潮期间抵抗大的浮力上举力而不会存在对其载荷承载结构的任何大的体积修改的结构能力。

本发明的又一目的在于直接确保由在浮体内储存的大量液体而产生的和/或由通过海况和天气产生的载荷和力而产生的大的竖向载荷和力从浮体至基部结构和从基部结构至桩以及从桩到海床中的安全传递和/或分布。

本发明的又一目的在于提供一种海床终端，其包括海床结构和可浮动模块体，海床结构和可浮动模块体特别被设计成适于彼此并且设计成以节省时间和成本的方式简化可浮动体的靠泊和系泊。

本发明的又一目的在于提供一种具有顶侧设备的浮体的快速、安全和可释放的安装和系泊。

本发明的又一目的在于避免由于通过组装的基部结构和浮动结构引起的局部过载冲击而导致的一个或更多个桩的局部失效，作用载荷和力被平衡并且也分布至相邻的桩。

本发明的又一目的在于提供一种基于打桩系统的系泊系统，其中，由作用在组装结构上的环境力而引起的作用载荷和力或者由浮动结构施加在基部结构上的载荷和力通过浮动结构与基部结构之间的接合面以及基部结构与打桩系统之间的接合面而以受控的方式被分布，从而避免了各个接合面中的过度应力和应变并且避免了桩与周围海床土壤之间的接合面中的接地失效。

本发明的另一目的在于提供一种解决方案，其中，可以使浮动结构相对于基部结构的位置竖向对准和/或对浮动结构的竖向位置进行局部调节，以便确保作用载荷和力通过系统的平衡的载荷和/或力的分布。

本发明的又一目的在于提供一种载荷和力的传递系统，其中，建立了平衡的载荷和力的分布，从而确保了载荷和力以避免过度的局部应力和应变过载的方式通过基部结构被传递到桩中。

本发明的另一目的在于提供一种具有用于船舶的遮蔽的海床终端或者港口或港口设备，有利地是其可以比采用可能相对昂贵的破碎波结构更加节省成本。

本发明的目的通过如由独立权利要求进一步限定的海床终端和用于建立这种海床终端的方法来实现。本发明的实施方式、替代方案和变体由从属权利要求限定。

根据实施方式，提供了一种用于将浮体系泊在港口设备中的方法。该港口设备可以包括已打桩的基部结构和横向布置的底部结构，已打桩的基部结构设置有向上突出穿过海平面的并终止于海平面的上方的两个侧壁，横向布置的底部结构与侧壁刚性地互相连接。两个侧壁可以是面向彼此的两个相对的侧壁。

换言之，基部结构可以布置成由海床借助于多个桩进行支承。例如，桩可以在海平面上方终止于侧壁的顶部表面处。在各种实施方式的上下文中，浮体可以指浮动结构或浮动件或浮动模块。

底部结构的顶部表面布置在允许浮体漂浮在两个侧壁之间的深度处。此外，浮体布置成由侧壁的至少一部分刚性地但以可释放的方式支承。浮体漂浮到侧壁之间的位置中且刚性地固定至基部结构的竖向侧壁并且通过允许至少在浮体的底部与基部结构的对应的上表面之间存在充水间隙而仍大致完全地暴露于浮力，从而防止浮体与基部结构之间的相对竖向运动。

浮体可以可选地通过在浮体与侧壁的上部部分(或上端部或顶部部分或顶端部)之间布置多个张紧装置而刚性地固定至基部结构，张紧装置的一个端部刚性地固定至浮体上的支承部且相对的端部刚性地固定至侧壁的上部部分。

例如，张紧杆施加与增加固定能力的重力和压载结合的附加力来承受竖向载荷的变化。

根据本发明，可以允许浮体上的表面以与桩的上端部紧密关联的方式置于侧壁的上端部表面(顶部表面)上的表面上，桩将基部结构支承在海床上并且竖向向下地延伸穿过侧壁并进入海床中。

当允许浮体漂浮在两个侧壁之间时，浮体可以在从浮体的侧部侧向突出出来的部分上设置有支承部，并且浮体的支承部可以定位在基部结构的侧壁的顶部(或顶部表面或顶部部分)的上方(或之上)。侧壁的顶部表面可以设置有对应布置的互补支承部，互补支承部构造成承载浮体的至少一部分重量。

侧壁上的支承部优选地可以由用作用于基部结构的基础的桩的顶端部形成，从而允许来自被支承的浮体的重量直接通过桩而传递到海床中。桩的顶端部可以指桩的端部区域(或端部部分)，在该端部区域侧部，例如桩可以终止于侧壁的顶部表面处。应当理解和领会的是，桩不一定必须终止于侧壁的顶部表面处。换言之，桩可以终止于沿着桩套筒的任何地方。

浮体的一部分重量优选地可以借助于浮力来补偿，并且在海水水位增加的情况下可以增加压载水，和/或在这种情况下，上举力的增大由张紧装置承担。

侧壁的顶部表面上可以布置有阻尼装置，阻尼装置构造成在浮体在基部结构上的配合期间用作冲击吸收器，从而确保载荷和力至基部结构的受控传递，并且还可以确保载荷和力以防止基部结构的一部分和/或下面的相邻的桩过载的方式分布。

根据本发明的另一实施方式，在侧壁的顶部上的各个支承部与浮体上的对应的支承部的之间可以布置有千斤顶，从而允许浮体的提升，以便在两个结构之间以及在一方面已配合的结构与另一方面至海床的打桩接合面之间实现最佳重量和/或浮力平衡。

张紧装置的远端端部可以刚性地固定至浮体上的支承部且相对的端部刚性地固定至侧壁的上端部处的支承部。更具体地，张紧装置中的张力可以被调节以便确保足够的支承和固定力，每个张紧装置的一个端部固定至侧壁的顶部表面上的支承部且另一端部固定至浮体。

本发明还涉及一种如上所述的用于浮体的系泊的港口设备，其中，竖向侧壁构造成通过刚性但能够释放的固定装置来承载浮体的重量且由于至少在浮体的底部与基部结构的对应的上表面之间存在的充水间隙而仍允许浮体大致暴露于浮力，并且通过在浮体与侧壁的顶部之间布置多个张紧装置防止浮体与基部结构之间的相对竖向运动。

根据一个实施方式，浮体上的支承部可以布置在从浮体的侧部侧向突出出来的竖向表面上，并且浮体上的这些支承部可以布置/定位在基部结构的侧壁的顶部的上方，侧壁的顶部表面设置有对应布置的互补支承部，互补支承部构造成承载浮体的至少一部分重量。

侧壁上的支承部可以由用作用于基部结构的基础的桩的顶端部形成，从而允许来自被支承的浮体的重量直接通过桩而传递到海床中。

在侧壁的顶部上的支承部之间、从浮体侧向突出出来的支承部的底部的下方可以布置有千斤顶，以对张紧装置中的张力进行调节。

此外，张紧装置可以设置有用于调节张力的装置以便确保足够的支承和固定力。

侧壁的顶部表面上的支承部与桩的上端部相对应或紧密关联，桩对基部结构进行支承并且延伸穿过侧壁并进入海床中。

壁结构可以形成基部结构的整体部分，从而形成海床子结构单元并且可以设置有用于压载的装置。壁结构的至少一部分延伸到水面上方。

根据本发明，提供了一种例如用于储存和装载或卸载碳氢化合物比如LNG、石油或天然气的浅水基部结构，该基部结构包括意在由海床支承的可浮动的海床子结构，海床子结构优选地包括基部结构，基部结构设置有沿着基部结构的周边的至少一部分周边布置的向上延伸的壁结构，基部结构优选地还设置有位于壁结构中的开口以用于允许可浮动体通过海床子结构被靠泊、系泊和支承。基部结构设置有支承部，该支承部构造成接纳浮体上的对应的支承部且优选地还将用于连接至预先安装的竖向桩的端部的支承部分开，以便在用以将基部结构永久地打桩至海床的打桩操作期间至少临时支承基部结构。

支承部可以在海平面上方布置在侧壁的顶部上。

支承部可以定位在沿着侧壁的外部的不同的位置处。在其他实施方式中，支承部可以布置在基部结构上的任何位置，使得支承部构造成接纳浮体上的对应的支承部且优选地布置成连接至预先安装的竖向桩的端部，以便在用以将基部结构永久地打桩至海床的打桩操作期间至少临时支承基部结构。

应当理解的是，浮体上的支承部可以布置在允许布置/定位在基部结构的支承部的上方的位置处。

根据实施方式，壁结构可以形成基部结构的整体部分，并且支承部形成壁结构的整体部分。

替代性地，支承部可以在海平面下方定位在基部结构的侧壁上或底部表面上。在支承部在海平面下方定位在基部结构的底部表面上的情况下，桩可以形成打桩系统的永久部分。

基部结构使用被驱动到海床中的多个永久桩而被打桩至海床，桩的顶部沿着侧壁的高度刚性地固定至基部结构。

海床子结构包括设置有浮力装置的基部结构和也设置有浮力装置的向上延伸的壁结构。壁结构沿着基部结构的至少一部分周边布置且包括位于壁结构中的用于引入可浮动储存模块的至少一个开口。可浮动模块在基部结构的顶部上以可移除的方式布置在壁结构内，从而一起形成由海床至少借助于打桩而支承的离岸单元。

根据本发明的优选实施方式，基部的形成基部结构的整体部分的壁结构形成了海水子结构单元。此外，布置在侧壁的顶部处的悬臂、梁或板形成了壁结构的整体部分且被设计和定尺寸成承受在打桩过程期间出现的所有临时载荷力和弯矩。出于此目的，悬臂、梁或板可以设置有支承部以与临时安装的桩共同起作用。

应当理解的是，浮体基部可以设置有压载舱和泵送系统，其使用水来对在操作期间作用在系统上的重量和浮力以及竖向力和载荷暴露进行调节。

海床子结构的壁结构终止于海平面的上方。如附图中示出的，使海床子结构中的部分海床子结构位于水面上方的优点中的一些优点在于：

a)水平面有助于并且降低了在海床子结构的安装期间关于稳定性的不确定性。

b)海床结构中的部分海床结构将有助于并且简化了储存模块的浮入和安装。

c)打桩机械可以在水平面上方被安置在基部结构上，这减少了成本和时间，从而在打桩期间不受海况的影响。

d)位于水平面上方的海床子结构将代表对船舶碰撞的附加保护。

e)一些设备例如货物装载臂可以在某些情况下被安装到海床子结构上并且因此位于距离浮体一定的距离处。

通过为码头侧部提供向外突出的梁或板，可以将船舶系泊在距离竖向壁一定的距离处，从而增强船舶沿着码头侧部的操纵和系泊。

此外，本发明的该特征在安装在浅层气旋和暴露于风暴潮的区域中时也非常有用，其中，水位在极端的100年的情况下可能比正常的海平面高至多8米至9米。对于这种情况，布置在基部结构与浮体之间的张紧杆可以承担上举浮力的——在无法承担全部上举浮力的情况下——很大一部分，而这些极端的临时的上举力中的其他部分的上举力可以通过储存模块的有效水压载来抵消。

海床终端的海床单元可以被设计成将来自储存在储存模块内的大量液体的非常大的竖向载荷通常达到但不限于与大型油轮的容量相对应的150,000吨的自重带到海床上，而不会使海床终端发生任何运动。该容量中的一些容量可以通过增加储存容积的高度同时保持海床终端的水平占地面积来获得。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记通常指代相似的部件。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在对本发明的原理进行的说明上。将结合附图得以更好地理解详细描述，其中，附图和描述仅涉及优选实施方式，附图如下：

图1示意性地示出了立体图，其示出了中间桩组的打桩以在安装和永久打桩操作期间对基部结构进行支承。

图2示意性地且以立体的方式示出了基部结构，基部结构处于在中间桩上被操纵的调动阶段。

图3示意性地且以立体的方式示出了由中间桩组安装并支承的基部结构。

图4示意性地且以立体的方式示出了调动阶段，在调动阶段中，工作驳船沿着基部结构的一个侧部系泊并且具有附加的桩堆。

图5示意性地且以立体的方式示出了在永久桩的打桩阶段期间的基部结构的视图。

图6示意性地示出了去调动阶段，在去调动阶段中，永久桩的打桩已完成。

图7示意性地且以立体的方式示出了基部结构，基部结构在其永久打桩位置中由海床借助于桩进行支承。

图8示意性地且以立体的方式示出了下述阶段：在该阶段中，浮动件漂浮在基部结构中并且由基部结构支承。

图9示意性地示出了基部结构和对接在基部结构中且由基部结构支承的浮体的端视图。

图10示意性地且以立体的方式示出了图9中所示出的基部结构和浮动结构，还指示了用于将浮体固定至基部结构的张紧杆的使用。

图11以放大的比例示意性地示出了用于使用导引销的示例性初始阶段，该导引销用于确保浮动件在船坞中的正确定位。

图12示意性地并且以放大的比例示出了示例性导引销处于最终位置，浮动件处于由船坞支承的锁定位置。

图13以放大的比例示意性地示出了侧壁的顶部表面的一部分和浮体的底部的对应的互补部分的侧视图。

图14示意性地且以立体的方式示出了根据本发明的基部结构的另一实施方式的视图，其中，基部结构被打开以便使浮动件漂浮在两个相对的端部处。

图15示意性地且以立体的方式示出了根据本发明的基部结构的又一实施方式的视图，其中，基部结构设置有用于使浮动件漂浮的仅一个开口。

图16示意性地示出了在浮动件与基部结构的顶部之间建立固定装置的替代方式的侧视图。

图17示意性地示出了图16中所公开的固定装置的侧视图，其示出了浮动件相对于桩以及相对于基部结构的顶部表面的定位的细节。

图18A示出了根据各种实施方式的具有上截头圆锥部分的浮动模块和基部结构的横截面侧视图。

图18B示出了根据实施方式的图18A的具有圆形顶部的浮动模块的立体图。

图18C示出了根据实施方式的图18A的具有方形顶部或矩形顶部的浮动模块的立体图。

图19A示出了根据实施方式的具有U形形状的基部结构的顶视图。

图19B示出了根据实施方式的具有局部六边形形状的基部结构的顶视图。

具体实施方式

对示例性实施方式的以下描述参照了附图。不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的元件。以下详细描述不是对本发明的限制。而是，本发明的范围由所附权利要求限定。为简单起见，以下实施方式是相对于将基部结构安装在海床上通常地并且优选地但不一定在倾斜的海床上和/或具有低承载能力的海床上的方法来论述的。

在整个说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的引用意味着结合实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施方式中。因此，在整个说明书的各个位置中出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”不一定是指相同实施方式。

对本发明而言关键领域在于提供具有顶侧设备的储存模块的快速且安全的安装，其中，基部结构在永久桩的打桩操作期间被稳定且刚性地支承。通过形成预先安装的基部基础——预先安装的基部基础至少借助于桩而被稳定并且预先被平整到海床——然后储存模块的安装可以在几个小时内进行。

此外，本发明提供了在不同土壤条件下建立海床终端的可能性。海床土壤的密度、成分、压密和地形可能会因一个海床位置与另一海床位置的不同而有很大差异。这将对海床土壤的负荷承载能力产生直接影响，并且因此有可能为应由海床支承的海床结构找到可预测和可靠的基础解决方案。根据一个实施方式，基部基础可以以半潜式浮体的形式打桩至海床。在这种情况下，基部子结构可以被压载为半潜式结构并通过基部结构以及可能地但不一定是海床子结构的壁结构而被打桩至海床。在这些情况下重要的是使竖向结构力有效地传递，有利的是，基部结构的主结构梁和储存模块具有镜像结构接合面。这意味着来自储存模块的隔板的竖向力优选地被直接传递至基部结构的主结构梁中并传递到桩结构中并且传递至海床。计算表明，已打桩的海床子结构必须忍受并承受100000吨至120000吨的重量。

图1示意性地示出了安装过程的第一阶段，其中布置了间隔开的两排对准的桩14，排14’中的最后的桩正处于借助于打桩驳船15与起重机16和从起重机16悬挂的打桩驱动工具17而被迫压到海床30中的过程。在该阶段期间，平顶驳船15可以借助于常规的海床锚(未示出)和系泊绳18(示出了系泊绳中的两个系泊绳)被系泊。如附图中所指示的，桩14终止于海平面29上方的预定高度处。

图2示意性地示出了基部结构10，基部结构10通过拖引船19和一对拖引绳20被拖引到两排对准的桩14之间的位置中。基部结构10包括刚性地固定至布置在中间的底部结构的两个竖向布置的侧壁22，从而形成被构造成用于使浮体11停泊或与浮体11对接的具有U形形状的船坞结构。在竖向延伸的侧壁22的顶部处，每个侧壁22设置有向外突出的悬臂21、21’，悬臂21、21’在基部结构10的每个侧部向外延伸，悬臂21、21’从基部结构10的顶部沿着两个平行的侧壁22完全横向地延伸出来，每个悬臂21、21’构造成置于对应排的桩14的顶部上。出于这个目的，悬臂21、21’设置有支承部24(图2中未示出)，其定尺寸成且构造成临时传递基部结构10的重量并且还可以承载至少在基部结构10的安装阶段期间引入直到基部结构被安全地打桩至海床30为止的临时出现的载荷、力和弯矩。

基部结构10设置有用于压载的系统(未示出)且优选地由钢制成，但是也可以使用其他材料、比如混凝土制成。应当理解的是，根据本发明的基部结构10还可以设置有永久地或临时地布置在基部结构10的顶部上的辅助装置和系统，比如装载系统、起重机、绞车等。当浮体或模块11到达现场时，浮体或模块11以浮动状态在两个向上延伸的侧壁22之间被操纵。在该配合操作期间，浮体11通过位于基部结构10的一个端部处的开口23被操纵并且在两个平行向上延伸的侧壁结构22之间被操纵。浮体11被导引成使得浮体11上的支承部与布置在侧壁22的顶部表面上的对应的支承部处于竖向对准。两个竖向壁22的顶部表面上的这种支承部与桩25的顶端部相对应，基本上在竖向壁22的顶部表面处终止。浮动模块然后被压载使得其被稳定地置于基部结构10的竖向壁22的上端部上。在海水水位变化显著的地方(或在具有挑战性的地方)，可能需要进行补偿(例如，通过使用压载水，或有源压载)。然而，在海水水位变化不显著的地方，可能不需要通过例如压载水进行补偿，并且浮动模块仍可以稳定地置于基部结构10的竖向壁22的上端部上。在任何情况下，应当理解的是在互相连接的结构(基部结构)的上表面与浮体11的底部表面之间应当存在间隙。换言之，互相连接的结构的上表面与浮体11的底部表面彼此不直接接触。

图3示意性地且以立体的方式示出了基部结构10的实施方式，基部结构10被安装在中间桩14组的顶部上并且由中间桩14组支承。如所示出的，临时桩14与从侧壁22的外部、上部部分侧向突出的支承部24对准。基部结构10包括两个竖向布置的壁22，两个竖向布置的壁22在下端部处借助于刚性地固定至侧壁22的三个水平布置的箱形梁26互相连接。此外，如所指示的，基部结构10意在借助于两排桩14而被打桩至海床30。出于这个目的，竖向壁22设置有用作导引装置的两排套管27，以便能够在海平面29上方通过竖向壁22中的套管27执行打桩操作并且进入海床土壤中。根据图3中示出的安装阶段，永久打桩过程尚未启动。如进一步指出的，箱形梁26在需要的情况下也可以设置有套管27，以便获得基部结构到海床30的合适的固定装置。

图4示意性地且以立体的方式示出了打桩操作的调动阶段，其中，工作驳船15’被系泊在竖向壁结构22的外侧的旁边。在平顶驳船15’的甲板上储存有待被打桩的桩堆31。此外示出了液压锤32。在基部结构的一个端部处布置有横跨两个竖向侧壁22的临时安装平台33，从而储存待被打桩的另一桩堆31’。

图5示意性地且以立体的方式示出了在永久桩25在门架平台34处的打桩操作的调动阶段期间的基部结构的视图。门架平台34的每个端部在沿着侧壁22中的每个侧壁布置的轨道(未示出)上行进，从而使门架平台能够沿着基部结构10的长度行进。在门架平台34上布置有履带起重机35，履带起重机35被构造成在门架平台34上来回移动，以从桩堆31、31’集取桩25，并且借助于液压锤32通过套管27来安装桩25。如所指示的，液压锤32和永久桩25从履带起重机35的钩悬挂，桩25正处于被打桩通过穿过侧壁22的对应的套管27的过程中。

此外，在位于侧壁22的顶侧部中的每个顶侧部上的一对轨道(未示出)上行进的轨道焊接站(未示出)也可以用于涉及已完成的桩构型的固定的焊接工作。

基部结构10还可以设置有防撞系统(未示出)以及用于至少沿着基部结构10的一个侧部系泊船舶的系泊和绞车系统(未示出)。

图6示意性地示出了去调动阶段，在去调动阶段中，永久桩25的打桩操作已完成，但是在门架平台34和履带起重机35、平顶驳船15’以及附加储存平台33的去调动之前完成。

图7示意性地且以立体的方式示出了基部结构10，基部结构10在其永久打桩位置中由海床30借助于桩25进行支承。桩25终止于侧壁22的上表面的顶部处。如所指示的，在每个桩的每个侧布置有向上突出的肋或翅片12，用作用于将浮体11支承在基部结构10上的支承件。此外，在上壁的顶部表面上的空间中可以布置有多个阻尼器37。翅片或载荷传递板12构造成承受来自浮体11的载荷和力，并且将所述载荷和力向下传递并进入正下方的桩25中并且可能进入相邻的桩25中。出于这个目的，侧壁结构以使得力以受控和预期的方式从侧壁22传递并进入桩中的方式进行配置和构造。载荷和力可以通过直接竖向的传递布置而被直接传递到桩的顶端部中，和/或沿着侧壁22与桩25的对应部分之间的大致整个接合面长度而直接传递到桩壁中。

图8示意性地且以立体的方式示出了下述阶段，在该阶段中，浮体11在基部结构10的竖向侧壁22之间以浮动状态被操纵到浮体的底部表面上的支承部(未示出)与侧壁22的上表面上的对应的支承部竖向对准的位置，因此浮体11向下下降直到其置于竖向壁22上并且由竖向壁22支承为止。应当理解的是，浮体11不限于所示出的形状或构型，但可以在不脱离本发明构思的情况下进行改变。

例如，浮体11可以具有T形形状的横截面侧视图，以及方形或矩形顶视图(如图8中观察的)。另一示例可以包括具有当从横截面侧视图观察时为上截头圆锥部分1802的浮体1800，如图18A中示出的。上截头圆锥部分1802可以由基部结构1804(其可以在与基部结构10类似的上下文中进行描述)的顶部边缘支承。这种示例性浮体1800可以具有圆形顶视图1808(如图18B中观察的)；或者方形或矩形顶视图1810(如图18C中观察的)。浮体1800可以包括构造成被布置在基部结构1804的两个相对的侧壁之间的下部部分1806。下部部分1806可以是圆柱形的。当从顶部观察时，下部部分1806例如可以具有方形或矩形横截面形状。应当理解的是，当从顶部观察时，下部部分1806可以具有不同的横截面形状。

为了允许浮体11以合适且充分的方式被支承，浮体11可以设置有从浮体11的下部部分侧向突出的部分，所述向外突出部分具有下表面，下表面设置有意在与侧壁22的上表面上的对应的支承部竖向对准并支承接触的支承部(未示出)。下面将对这种支承接触的实施方式进行更详细地描述。

图9示意性地示出了基部结构10和对接在基部结构10的竖向侧壁22中并且由其支承的浮体11的端视图。如所指示的，浮体11仅由基部结构10沿着竖向侧壁22的上表面进行支承，从而在底部处的浮体11与基部结构10之间并且沿着竖向侧壁22的内表面留下间隙38。此外，根据图9中公开的实施方式，基部结构10的底部表面定位在海床30的上方。然而，应当理解的是，在需要的情况下，基部结构可以部分地或完全地置于海床30上。

图10示意性地且以立体的方式示出了图9中示出的基部结构10和浮体11，还指示了用于将浮体11固定和/或连系至基部结构10的张紧杆39的使用。张紧杆39的目的在于将浮体11与基部结构10连系成充分且安全的支承接触。此外，如附图中所指示的，浮体11和基部结构10可以设置有导引装置40，优选地至少布置在两个在对角上相对的角部处，以便确保浮体11在与基部结构10的配合期间的适当对准。下面将对导引装置的细节进行更详细地描述。

图11和图12以放大的比例示意性地示出了导引装置40的使用的示例性初始阶段和最终阶段。导引装置40包括以可移动的方式布置在竖向套筒42中的竖向销41，竖向套筒42借助于结构框架元件43刚性地固定至浮体11的下端部。在侧壁22的顶部表面上设置有对应的座部44，座部44构造成且定尺寸成接纳可竖向移动的销41的下端部。导引装置40用于获得浮体11相对于基部结构10的正确位置。当浮动结构11处于在侧壁22的上表面上方浮动的正确位置时，并且当可移动销41或定位销与其座部44对准时，销41或定位销向下下降到座部44中。在所有销41相对于侧壁22的上表面上的座部44就位的情况下，浮体处于正确的位置并且可以被压载直到在两者之间建立支承接触为止。浮体11的最终、精确操纵可以由拖引船和/或绞车系统(未示出)来执行。

图13以放大的比例示意性地示出了侧壁22的顶部表面的一部分和浮体11的底部的对应的互补部分的侧视图。如所指示的，多个张紧杆39沿着浮动件11的侧表面的大致整个长度和侧壁22的外侧部的上端部布置。应当理解的是，其他实施方式可以包括以不同的方式布置的且仍然提供浮体11和侧壁22的彼此固定的张紧杆39(附图中未示出)。例如，每个张紧杆39的一个端部可以布置在沿着浮动件11的侧表面(或浮动件11的顶部表面)的长度的任何位置处，并且张紧杆39的相对端部可以布置在沿着侧壁的外侧部的任何位置处。然而，张紧杆39在大致整个长度上的分布可以提供更加刚性的固定。也可以改变所使用的张紧杆39的数量。

在上端部处，张紧杆39借助于牢固地固定至浮体11的侧壁的支架45而刚性地固定至浮体11。相应地，在下端部处，张紧杆39通过牢固地固定至所述壁的对应的支架45’而固定至侧壁的外表面。在两个端部处，张紧杆39设置有插口46比如说例如标准的开放式拼接插口终端以及刚性地固定至插口46的布置在中间的杆或线47。

张紧装置可以是连接装置或连接器件的形式。

在各种实施方式的上下文中，连接装置或连接器件的其他形式可以包括张紧杆39、螺栓连接、或焊接连接、或夹紧连接或者其任何组合。

根据具体情况，套筒螺母48可以被结合到每个张紧杆39中，以便允许调节所使用的每个单独的张紧杆39的长度，确保张紧杆中的大致相等的张力，和/或以便在给浮体11去压载或压载浮体11时对张力进行控制。

图13还公开了沿着侧壁22的上表面布置的支承部12。支承部12呈向上延伸的翅片或肋的形式并沿着侧壁22的两侧布置并且被安置在桩25(附图中未示出)的每个上端部之间。

图14示意性地且以立体的方式示出了根据本发明的基部结构10的另一实施方式的视图，其中基部结构10被打开以便使浮动件11在两个相对的端部处漂浮。如所示出的，基部结构10包括两个平行的壁部分22，所述两个平行的壁部分22以间隔的关系布置并且通过四个横向延伸的梁26互相连接，从而将壁22的下端部固定在一起并在基部结构10的底部表面处之间留下敞开的空间。根据所示出的实施方式，仅在安装时向上延伸到海平面上方的竖向壁22设置有用于接纳桩的桩套筒，从而实现了在海平面29上方进行干燥打桩。为了将出现在底部部分中的力传递到竖向延伸的侧壁22中，梁26可以在每个端部处设置有朝向梁的端部并且朝向竖向延伸的侧壁22的对应的内侧板的增大的更大的竖向横截面区域。在侧壁22的向外背离侧壁22的上端部处，侧壁设置有支承部24，以座置在预先安装的临时桩(未示出)上。原则上，永久打桩优选地仅通过竖向壁22进行。

图15示意性地且以立体的方式示出了根据本发明的基部结构10的又一实施方式的视图，其中基部结构10仅设置有用于使浮动件11(图15中未示出)漂浮的一个开口。除了基部结构仅设置有使浮动件仅从一侧的漂浮的开口的事实之外，所公开的实施方式与图14中公开的实施方式类似。

在图15中，基部结构10具有三个相邻的侧壁，当从顶部观察时，三个相邻的侧壁形成大致矩形的形状。应当理解的是，当从顶部观察时，相邻的侧壁可以形成其他不同的形状。例如，在图19A中，当从顶部观察时，基部结构1900(其可以在与基部结构10类似的上下文中进行描述)的侧壁可以形成U形形状。在如图19B中观察的又一示例1902中，所形成的形状可以是部分六边形。应当理解和领会的是，无论由侧壁形成的形状如何，都存在开口或间隙以允许浮动结构在基部结构内被系泊在两个相对的侧壁之间。基部结构具有单个开口(即，具有至少三个相邻的侧壁)可能会对破碎波有利。侧壁可以不需要是实体结构。例如，侧壁可以包括位于水线上方的孔或孔口或套筒。

图16示意性地示出了在浮动件11与基部结构10的顶部之间、在竖向延伸的壁22的顶部表面处建立固定装置的替代方式的端视图。如所示出的，浮动件11设置有定位在侧壁22上方的侧向突出的部分。侧壁22设置有侧向延伸的悬臂部分24(图16中未示出)，悬臂部分24用作在至少安装阶段期间用于基部结构的支承的支承部，从而允许基部结构10在完成基部结构10的永久打桩操作之前置于临时安装的桩上。此外，浮动件11还设置有悬臂部分50，悬臂部分50在海平面29上方从浮动件11的主体侧向延伸出来，悬臂部分50构造成被置于位于基部结构10的每侧的竖向壁22的顶部表面上并由其支承。为了确保载荷和力的受控传递并且为了将浮动件11以牢固且安全的方式固定至基部结构，支架51固定至浮动件11上的悬臂部分50上的接合表面，并且对应的互补支架52固定至壁22顶部处的支承表面。两组支架51、52被螺栓连接或固定或焊接在一起。应当理解的是，悬臂部分50可以是沿着浮动件的侧部的整个长度延伸的部分，或者作为单独的悬臂单元沿着浮动件11的每个侧部以间隔开的关系被间隔安置。如所示出的，在基部结构10的侧壁22的内表面与浮动件11的侧壁之间存在一定的间隔。

图17示意性地示出了图16中公开的固定装置的侧视图，其示出了浮动件相对于桩以及相对于基部结构的顶部表面的位置的细节。如所示出的，在梁26的上表面与浮动件的下底部表面之间也存在空间，从而允许浮动件的浮力通过将压载物泵送出或泵送到浮动件11中而被改变，浮动件仍借助于支架连接件51、52固定至基部结构。

如图17中所指示的，从海平面29的上方被打桩的桩25终止于海平面29的下方，从而允许简单且有效的打桩操作并且还减轻了重量和成本。桩套管可以通过板结构而在顶部处进行封闭，并且支架连接件51、52可以定位在两个相邻的桩套管之间，或者定位在所述桩套管的顶部上。

根据所公开的实施方式，公开了一排桩或两排桩。然而，应当理解的是，排数可以多于两个。

在所公开的实施方式中，示出了竖向定向的桩。然而，应当理解的是，桩中的一个或更多个桩可以从基部结构向下和横向倾斜出来。

根据所示出的实施方式，桩终止于侧壁22的上端部表面处。然而，应当理解的是，桩可以终止于侧壁22内的比上表面低的水平面处，从而节省了所使用的桩的长度。

Claims (18)

1.一种用于将浮体(11)系泊在港口设备中的方法，

其中，所述港口设备包括：

已打桩的基部结构(10)，所述已打桩的基部结构(10)设置有向上突出穿过海平面(29)且终止于所述海平面(29)的上方的两个侧壁(22)；以及

横向布置的梁(26)，所述横向布置的梁(26)与所述侧壁(22)刚性地互相连接，其中，所述梁(26)的顶部表面布置在允许所述浮体(11)漂浮在所述两个侧壁(22)之间的深度处，并且其中，所述浮体(11)以设置有侧向突出部分的方式成形且布置成被所述侧壁(22)的至少一部分刚性地但以可释放的方式支承，

所述方法包括将所述浮体(11)置于所述侧壁(22)之间的位置中，其中，所述侧向突出部分的至少一部分定位在所述侧壁(22)的上方；以及

将所述浮体(11)刚性地固定至所述基部结构(10)的所述侧壁(22)同时通过允许至少在所述浮体(11)的底部与所述梁(26)的所述顶部表面的对应部分之间存在充水间隙而仍使所述浮体(11)大致完全地暴露于浮力，从而防止所述浮体(11)与所述基部结构(10)之间的相对竖向运动，

将所述浮体(11)刚性地固定至所述基部结构(10)的所述侧壁(22)包括：将支架(51)和互补支架(52)彼此固定，所述支架(51)固定至所述侧向突出部分的接合表面，并且所述互补支架(52)固定至所述侧壁(22)顶部处的支承表面，其中，所述接合表面和所述支承表面布置成彼此面对，并且所述支承表面定位在所述已打桩的基部结构(10)的桩的顶部上或者定位在所述已打桩的基部结构(10)的相邻的桩之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述浮体(11)刚性地固定至所述基部结构(10)的所述侧壁(22)还包括在所述浮体(11)与所述侧壁(22)的上部部分之间布置多个张紧装置(39)，所述张紧装置(39)被布置成将一个端部刚性地固定至所述浮体(11)的所述侧向突出部分的侧壁上的支承部，并且相对的端部被布置成刚性地固定至所述侧壁(22)的所述上部部分。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述浮体(11)的一部分重量由浮力承担，并且在海水水位增大的情况下，增加压载水，和/或在这种情况下，上举力的增大由所述张紧装置(39)承担。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，还包括允许所述浮体(11)上的表面以与桩(25)的上端部紧密关联的方式置于所述侧壁(22)的上端部表面上，所述桩(25)对所述基部结构(10)进行支承并且延伸穿过所述侧壁(22)且进入海床(30)中。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，还包括为所述浮体(11)提供位于所述浮体(11)的所述侧向突出部分的底部表面上且在所述基部结构(10)的所述侧壁(22)的所述顶部的上方的支承部，其中，所述侧壁(22)的顶部表面设置有对应布置的互补支承部，所述互补支承部构造成承载所述浮体(11)的至少一部分重量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述侧壁(22)的所述顶部表面上的所述支承部由用作用于所述基部结构(10)的基础的桩(25)的顶端部形成，从而允许来自被支承的所述浮体(11)的重量直接通过所述桩(25)而被传递到海床(30)中。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述侧壁(22)的所述顶部表面与所述侧向突出部分的定位在所述侧壁(22)上方的至少一部分之间布置有千斤顶，以允许所述浮体(11)的提升，所述千斤顶用作冲击吸收器。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，在所述侧壁(22)的顶部表面上布置有阻尼装置，所述阻尼装置构造成在所述浮体(11)在所述基部结构(10)上的配合期间用作冲击吸收器。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述支架(51)和所述互补支架(52)焊接至彼此。

10.一种用于浮体(11)的系泊的港口设备，所述港口设备包括已打桩的基部结构(10)和浮体(11)，所述基部结构(10)设置有向上突出穿过海平面(29)的两个侧壁(22)，所述两个侧壁(22)通过横向布置的梁(26)互相连接，

其中，所述基部结构(10)布置成由海床借助于多个桩(25)支承，所述多个桩(25)在所述海平面(29)上方终止于所述侧壁(22)的顶部表面处或在所述海平面(29)的下方终止于所述侧壁(22)内，

其中，所述浮体(11)以设置有侧向突出部分的方式成形且布置成被所述侧壁(22)的所述顶部表面的至少一部分刚性地但以可释放的方式支承，

其中，所述梁(26)的顶部表面布置在允许所述浮体(11)漂浮在所述两个侧壁(22)之间的深度处，其中，所述侧向突出部分的至少一部分定位在所述侧壁(22)的上方，

所述侧壁(22)构造成通过刚性但可释放的固定装置来承载所述浮体(11)的重量，并且仍允许至少在所述浮体(11)的底部与所述梁(26)的所述顶部表面的对应部分之间存在充水间隙，其中，所述固定装置包括构造成彼此固定的支架(51)和互补支架(52)，所述支架(51)固定至所述侧向突出部分的接合表面，并且所述互补支架(52)固定至所述侧壁(22)顶部处的支承表面，其中，所述接合表面和所述支承表面布置成彼此面对，并且所述支承表面定位在所述已打桩的基部结构(10)的桩的顶部上或者定位在所述已打桩的基部结构(10)的相邻的桩之间。

11.根据权利要求10所述的港口设备，其中，所述浮体(11)上的支承部布置在所述浮体(11)的所述侧向突出部分的底部表面上且位于所述基部结构(10)的所述侧壁(22)的所述顶部的上方，所述侧壁(22)的顶部表面设置有对应布置的互补支承部，所述互补支承部构造成承载所述浮体(11)的至少一部分重量。

12.根据权利要求10所述的港口设备，其中，在所述浮体(11)与所述侧壁(22)的上部部分之间布置有多个张紧装置(39)，从而防止所述浮体(11)与所述基部结构(10)之间的相对竖向运动。

13.根据权利要求12所述的港口设备，其中，所述张紧装置(39)的一个端部刚性地固定至所述浮体(11)上的支承部且相对的端部刚性地固定至所述侧壁(22)的所述上部部分处的支承部。

14.根据权利要求13所述的港口设备，其中，在所述侧壁(22)的顶部表面与所述侧向突出部分的定位在所述侧壁(22)上方的至少一部分之间布置有千斤顶，以对所述张紧装置(39)中的张力进行调节。

15.根据权利要求10至14中的任一项所述的港口设备，其中，所述侧壁(22)上的支承点由用作用于所述基部结构(10)的基础的所述桩(25)的顶端部形成，从而允许来自被支承的所述浮体(11)的重量直接通过所述桩(25)而被传递到海床(30)中。

16.根据权利要求10至14中的任一项所述的港口设备，其中，所述侧壁(22)的顶部表面上的支承部与所述桩(25)的上端部相对应或紧密关联，所述桩(25)对所述基部结构(10)进行支承并且延伸穿过所述侧壁(22)且进入海床(30)中。

17.根据权利要求15所述的港口设备，其中，所述桩(25)布置成在所述海平面(29)上方终止于所述侧壁(22)的所述顶部表面处。

18.根据权利要求10至14中的任一项所述的港口设备，其中，所述支架(51)和所述互补支架(52)焊接至彼此。

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