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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine modular aufgebaute Arbeitsplattform zur Durchführung von Arbeiten im Bereich der Wasserlinie beispielsweise an Offshore-(Wasser-)Bauwerken. Das erfindungsgemäße Verfahren soll die Durchführung von Arbeiten an Offshore-Bauwerken ermöglichen.
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Stand der Technik
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Im Meer oder in anderen Gewässern errichtete Bauwerke (im weiteren Offshore-Bauwerke genannt) sind vorzugsweise aus Stahl oder Beton. Zum Beispiel sind Windkraftanlagen mit verschiedenen Fundamentsystemen auf dem Meeresboden verankert und haben einen Unterwasser- und Überwasserbereich. Alle Offshore eingesetzten Bauteile werden zum Schutz vor den korrosiven Einflüssen der Umgebung vor der Montage konserviert.
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Die Beschichtung (des Unterwasserteils) der Offshore-Bauwerke ist für eine Lebensdauer von ca. 25 Jahren ausgelegt. Es ist jedoch bekannt, dass es besonders im Bereich der Wasserlinie durch Bewuchs (z. B. Algen und Pocken), Wellenschlag, Eisgang und Treibgut zu einer starken Belastung und zu Beschädigungen der Beschichtung kommen kann. Gleiches Problem tritt auch bei aus dem Wasser rangenden Betonfundamenten auf, dort werden einzelne Teile abgeschlagen oder gesprengt. Erste Erfahrungen mit Offshore aufgestellten Versuchsanlagen und Windparks in Dänemark bestätigen diese Annahme.
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Betrachtet man die vom Farbhersteller zugesicherte Standzeit der Beschichtung, dann ist mindestens eine Konservierung des beschriebenen Bereiches der Anlagen während der Betriebsdauer erforderlich. Eventuell ist im Bereich der Wasserlinie mit kürzeren Intervallen für die Instandsetzung zu rechnen.
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Bei Schiffen werden die Schäden an der Beschichtung im Bereich der Wasserlinie in Folge von Kollisionen oder Bewuchs bei regelmäßigen Werftaufenthalten behoben. Die Türme oder Pylone der Offshore-Bauwerke sind fest am Meeresboden verankert. Eine regelmäßige Bergung (Demontage) der Fundamente und deren Sanierung in einer Werft ist nicht vorgesehen und technisch nicht möglich. Trotzdem muss auch bei diesen Bauten eine regelmäßige Inspektion, Wartung und Reparatur der Beschichtung besonders im Bereich der Wasserlinie erfolgen.
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Wie bereits ausgeführt, treten besonders an den beanspruchten Bereichen des Bauwerks, also im Bereich der Wasserlinie und des Tidehubs, erfahrungsgemäß die größten Schäden auf. Eine Erneuerung oder Ausbesserung der beschädigten Beschichtung ist daher zur Sicherung der Standfestigkeit bzw. Verlängerung der Lebensdauer zwingend erforderlich.
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Derzeit werden verschiedene Versuche unternommen, die Beschichtung so zu verändern, dass sie gegen Schlag und Stoß sowie Bewuchs widerstandsfähiger wird, da zur Zeit davon ausgegangen wird, dass durch Wellenschlag und Wasserstandsschwankungen z. B. in Folge von Wind und Tidehub eine Konservierung/Sanierung des Bauwerks im Bereich der Wasserlinie fast nicht möglich ist. Der Einsatz von Tauchern unmittelbar an der Wasserlinie im Bereich des Wellenschlages ist äußerst riskant, da hier zusätzliche Kräfte und Strömungen eine sichere Position der Taucher nicht zulassen. Zur Ausbesserung der Beschichtungen müssen außerdem unterwasseraushärtende Anstrichsysteme angewendet werden.
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Aus der Literatur sind Arbeitsplattformen verschiedener Art bekannt. So wird in
DE 102008029984 A1 eine Montage- und Wartungsplattform für Offshore-, Wind- und Wasserenergieanlagen insbesondere an tiefen und vom Land entfernten Standorten vorgestellt. Die schwimmende Plattform ist mit einem bordeigenen Kran an einem am Meeresboden verankerten Führungssystem geführt. Eine weitere Ausführungsform besteht aus einer im Zentrum mehrerer Wind- oder Wasserenergieanlagen im Meeresboden aufsitzenden pilzartigen Montageplattform. Eine, besonders tiefen Standorten zugedachte, Plattformausbildung ist als seilabgestütztes pilzförmiges Monopil ausgeführt. Diese Plattform ist entweder mit einem Fundament verbunden oder wird seilabgestützt betrieben. Sie ist daher auf einen bestimmten Arbeitskreis eingeschränkt und somit nicht flexibel einsetzbar.
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DE 3432399 A1 offenbart ein Verfahren zur Instandsetzung von Unterwasserteilen einer halbtauchenden Arbeitsplattform durch Dockung in einem Schwimmdock, wobei einer der Rümpfe der Arbeitsplattform in das geflutete Schwimmdock eingeschwommen und der Rumpf damit trockengelegt wird.
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Bisher bekannte Offshore-Windkraftanlagen können durch Dockung nicht trockengelegt werden, da sie fest mit einem Fundament verbunden sind.
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In
JP 55156793 A wird eine Methode zur Reparatur von Unterwasserstrukturen beschrieben. Bei der vorgestellten Lösung werden zwei Halbschalen mit Hohlräumen um eine zylindrische Struktur montiert, zueinander abgedichtet und abgesenkt. Anschließend wird das Wasser zwischen der Offshorestruktur und der Einhausung abgepumpt. Somit kann unterhalb der Wasserlinie gearbeitet werden.
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Nachteil der Veröffentlichung ist allerdings, dass ein enormer Arbeitsaufwand zum Zusammenfügen beider Teile notwendig ist und es problematisch sein dürfte, vor Ort die Schrauben einzufügen, fest zu ziehen und eine sichere Abdichtung herzustellen. Auch ist die Plattform auf einen bestimmten Umfang ausgerichtet, so dass keinerlei Anpassung an verschiedene Querschnitte der Offshore-Bauwerke möglich ist.
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Weiterhin ist aus
WO 02/070334 A1 eine Hilfseinrichtung als flutbare Schwimmeinheit für die Montage oder Demontage von Schiffsruderpropeller bekannt, die aus standardisierten, aus Stahl bestehenden, Einzelteilen aufgebaut wird und variabel ausgestaltbar ist. Die Einzelteile werden durch Verschraubung zu einem schwimmfähigen und durch Wasserballast in der Höhenlage trimmbaren Montageponton zusammengesetzt, welcher unter den Schiffsruderpropeller geschwommen werden kann.
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Diese Hilfseinrichtung ist nicht dafür geeignet, Arbeiten an im Wasser fest installierten Bauwerken durchführen zu können.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, mit einer modularen Vorrichtung und einem Verfahren Arbeiten an im Wasser fest installierten Bauwerken, vorzugsweise im Bereich der Wasserlinie, zu ermöglichen. Die Vorrichtung soll autark und durch ihre Bauweise an verschiedene Abmessungen anzupassen und einfach zu handhaben sein.
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Die aus mehreren Modulen aufgebaute erfindungsgemäße Vorrichtung dient als Arbeitsplattform zur Durchführung von Arbeiten an der Außenhaut von im Meer installierten (stationär aufgestellten) Stahl- oder Betonkonstruktionen vorzugsweise im Bereich der Wasserlinie. Es wird der betroffene Bereich umschlossen und bei Bedarf trockengelegt. Damit lassen sich Reinigungs- und Konservierungsarbeiten sowie andere erforderliche Stahlarbeiten ohne den Einsatz von Tauchern durchführen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung von Arbeiten an Offshore-Bauwerken ist aus mindestens zwei Teilen zusammen gesetzt und dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Module unabhängig voneinander schwimmfähig sind und jeweils eine eigene Versorgung für Maschinen, Anlagen und Steuerungseinrichtung enthalten.
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Die Module sind je nach Funktion in verschiedene Bereiche, wie für Auftriebskörper, Tanks und Lagerräume, wasserdichte Räume für Maschinen, Anlagen und/oder Steuerungseinrichtung, Verbindungs- und Kupplungssysteme und/oder auswechselbare Plattformelemente unterteilt.
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Die Verbindung der einzelnen Module miteinander erfolgt durch lösbare Kupplungen. In den Modulen sind auswechselbare und an Durchmesser und Querschnitt des Offshore-Bauwerks anpassbare Bodensegmente vorgesehen.
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Als eine Ausführungsform sind in den Modulen Anschlagpunkte für flexible Zwischendecks vorgesehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Positionierung einer Arbeitsplattform an Offshore-Bauwerken ist dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Module unabhängig voneinander zum Einsatzort geschleppt werden. Am Einsatzort werden die einzelnen Module in ihre Einsatzlage aufgerichtet und danach um das Bauwerk positioniert, mit einander verbunden und durch gleichmäßiges Absenken der verbundenen Module auf eine notwendige Arbeitstiefe gebracht, wobei eine Abdichtung zwischen den Modulen und dem Offshore-Bauwerk erfolgt und der Arbeitsbereich trockengelegt und die Vorrichtung am Bauwerk verankert wird. Eine Steuerungseinrichtung überwacht das Aufrichten und Absenken der Module.
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Die Abdichtung erfolgt über flexible Dichtungen und auswechselbare und an Durchmesser und Querschnitt des Offshore-Bauwerks anpassbare Bodensegmente. Die Bodensegmente sind als Ganzes oder aus einzelnen Teilen bestehend und auswechselbar.
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Mit Hilfe einer Steuerung werden das Umpumpen des Ballastwassers zum Aufrichten der Module und das gleichmäßige Fluten der einzelnen Tanks in den Modulen beim Absenken der verbundenen Module gewährleistet.
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Die Steuerungseinrichtung übernimmt auch die Überwachung des Auftriebs und dessen Ausgleich während der Arbeit am Offshore-Bauwerk.
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Der Vorteil der Erfindung ist, dass die Module als Schleppverband zum Einsatzort gezogen werden können und dort aufgerichtet und miteinander verbunden werden. Der Transport der Module mit einem Spezialschiff und das Aussetzen der Module am Einsatzort mit einem Kran ist nicht erforderlich.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen
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1 die erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Offshore-Bauwerk,
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2 die Positionierung eines Moduls an einem Offshore-Bauwerk,
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3 ein Modul an einem Offshore-Bauwerk in der Draufsicht und
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4 die Ansicht eines Schnittes A-A von 3.
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Ausführung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus mindestens zwei (oder mehreren) Modulen 2, welche um das zu sanierende bzw. zu konservierende Offshore-Bauwerk 1 positioniert und miteinander verbunden werden. 1 zeigt die Anordnung zweier Module 2 am Offshore-Bauwerk 1 in der Arbeitsposition teilweise unterhalb der Wasserlinie 5. Über ein Kupplungssystem 3 sind die Module 2 lösbar miteinander verbunden. Die Module können am Offshore-Bauwerk 1 mit einer flexiblen Stützkonstruktion 4 abgestützt werden, um eine höhere Stabilität zu erreichen. Die Module 2 können zylinderförmig sein. Im Ausführungsbeispiel wird eine quaderförmige Anordnung bevorzugt.
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2 zeigt die Positionierung eines Moduls 2 an dem Offshore-Bauwerk 1. Das Modul 2 wird aus einer Außenwandung 9 und einer Innenwandung 10 als geschlossener Raum 8 gebildet. Der Raum 8 ist vom Offshore-Bauwerk 1 beabstandet und eine Arbeitsbereich 11 bildet die Verbindung zwischen Offshore-Bauwerk 1 und Modul 2. Im Arbeitsbereich 11 werden auswechselbare Bodenplattenelemente 7 entsprechend des Abstandes zum Offshore-Bauwerk 1 in das Modul 2 am Boden eingefügt, um diesen Bereich abzudichten. An den offenen Modulseiten befinden sich Verbindungs- und Kupplungssysteme 4 und Dichtsysteme 6. In dem Arbeitsbereich 11 können, hier nicht weiter gezeigte, Stege bzw. Arbeitsflächen angeordnet sein, um den Turm auf einer größeren Fläche bearbeiten zu können.
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In 3 wird das Modul 2 aus 2 an einem Offshore-Bauwerk 1 in der Draufsicht dargestellt.
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4 ist die Ansicht eines Schnittes A-A von 3. Ein Modul 2 besteht unter anderem aus Schwimm- und Auftriebskörpern, Tanks, Kupplungs- und Verbindungselementen, Dichtungssystemen 6, auswechselbaren Bodenplattenelementen 7, Räumen 8 für die zum Betrieb der Vorrichtung sowie zur Durchführung der Arbeiten erforderlichen Maschinen, Anlagen, für die erforderlichen Rettungs- und Sicherheitseinrichtungen, sowie für Regelungstechnik und die Steuerungseinrichtung usw.. Ebenso sind Tanks für Zubehör, Verbrauchsmaterial (Farbe und Treibstoff) sowie für Abfälle in den einzelnen Modulen 2 vorhanden. Jedes Modul kann autark ausgeführt werden, d. h. es wird durch eine eigene Energieversorgung für Maschinen, Anlagen und Steuerungseinrichtung gespeist und ist nicht von Versorgungsschiffen abhängig.
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Die Module 2 sind einzeln, unabhängig voneinander schwimmfähig. Sie können im Wasser liegend von Schleppern zum Einsatzort transportiert werden. Am Einsatzort angekommen, werden die Module 2 durch Flutung einzelner Tanks und durch umpumpen des Ballastwassers in ihre Einsatzlage aufgerichtet. Anschließend werden die einzelnen Module 2 um das Offshore-Bauwerk 1 positioniert und mit einander verbunden.
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Die Verbindung der einzelnen Module 2 untereinander erfolgt über lösbare Kupplungen 3 und ein spezielles, von der Kupplung getrenntes Dichtungssystem 6 über flexible Dichtungen. Nach dem Absenken der verbundenen Module 2 auf die Arbeitstiefe durch Flutung der Tanks, erfolgt die endgültige Abdichtung der Zwischenräume zwischen den Modulen und dem Boden zum Bauwerk. Dazu verfügt jedes Modul über eigene, wechselbare Bodenplattenelemente 7. In Vorbereitung des Einsatzes werden die Bodenplattenelemente 7 dem jeweiligen Querschnitt des Bauwerks im Einsatzbereich angepasst. Dazu können die Bodenplattenelemente 7 als Ganzes auswechselbar sein. Als eine andere Lösung sind Adapter vorstellbar. Mit der Hilfe dieser Bodenplattenelemente 7 wird nach Erreichen der Arbeitsposition die Abdichtung des Innenbereiches zum Offshore-Bauwerk 1 erreicht. So ist eine problemlose Anpassung an die Besonderheiten des zu sanierenden Offshore-Bauwerks 1, wie Durchmesser und Querschnitt, möglich. Zur Durchführung der Arbeiten wird der zwischen den Schwimmkörpern der Module und dem Bauwerk entstandene Bereich genutzt, wobei der Bereich rund um das Offshore-Bauwerk 1 als Arbeitsbereich 11 zugänglich ist.
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Dazu wird nach dem Abdichten des Wasser aus dem Arbeitsbereich gepumpt, wobei der entstehende Auftrieb durch weiteres Fluten der Auftriebstanks ausgeglichen werden muss. Die Tanks der Module 2 werden über die Steuerungseinrichtung überwacht und die Pumpen so gesteuert, dass ein gleichmäßiges Absenken der Module 2 sichergestellt ist. In der abgesenkten Position wird die Vorrichtung am Offshore-Bauwerk 1 mit der flexiblen Stützkonstruktion 4 verankert.
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Während der Arbeit am Offshore-Bauwerk 1 übernimmt die Steuerung die Überwachung des Auftriebs um z. B. dem Aufschwimmen durch den Tidehub entgegen zu wirken.
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Es ist auch möglich, den Wasserstand im Arbeitsbereich 11 nur teilweise zu senken, um Inspektionen oder Reparaturen durchführen zu kennen. Dazu sind am Modul Anschlagpunkte für flexible Zwischendecks vorgesehen.
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Alternativ können durch Verzurren am Offshore-Bauwerk 1 auch einzelne Segmente direkt an das Offshore-Bauwerk 1 gepresst werden und so nur Teilbereiche bearbeitet werden. Erst durch mehrmaliges Umsetzen wird dann der gesamte Umfang des Offshore-Bauwerk 1 bearbeitet. Dazu ist eine weitere Abdichtung für des einzelne Modul 2 notwendig.
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Mögliche Ausgestaltungen sind außerdem Wellenbrecher oder -abweiser oder eine nicht geschlossene Überdachung oder vollständige Einhausung des Arbeitsbereiches zum Schutz vor Wellen, Regen und Gischt. Ebenso kann ein Rettungsraum im Modul 2 vorgesehen sein, welcher bei Gefahr aufgesucht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Offshore-Bauwerk
- 2
- Modul
- 3
- Kupplungssystem
- 4
- Stützkonstruktion
- 5
- Wasserlinie
- 6
- Dichtsysteme
- 7
- Bodenplattenelemente
- 8
- geschlossener Raum
- 9
- Außenwandung
- 10
- Innenwandung
- 11
- Arbeitsbereich
