DE102013018176A1

DE102013018176A1 - Support structure for positioning in the water and process

Info

Publication number: DE102013018176A1
Application number: DE201310018176
Authority: DE
Inventors: Jürgen Issleib
Original assignee: IMPAC OFFSHORE ENGINEERING GmbH
Current assignee: IMPAC OFFSHORE ENGINEERING GmbH
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-02-26

Abstract

Offenbart ist eine Stützkonstruktion bzw. ein Fundament zur Positionierung im Wasser, insbesondere für Offshore Anwendungen, mit einem Anbindungskopf zur Aufnahme einer zu stützenden Last und Stützbeinen zum Aufständern auf einem Gewässerboden, wobei der Anbindungskopf und/oder die Stützbeine zumindest jeweils eine integrale Auftriebskammer bildet/n, die mit Ballastwasser beaufschlagbar ist, so dass die Stützkonstruktion schwimmend ohne Schwimmhilfen zum Aufstellungsort geschleppt werden kann und sich die Stützkonstruktion selbsttätig durch Einleitung von Ballastwasser aus ihrer schwimmenden Transportlage in eine aufrechte Endlage überführt, sowie ein Verfahren zum Transport und Aufstellen einer Stützkonstruktion.Disclosed is a support structure or a foundation for positioning in the water, especially for offshore applications, with a connection head for receiving a load to be supported and support legs for Aufständern on a water bottom, the connection head and / or the support legs at least each forms an integral buoyancy chamber / n, which can be acted upon with ballast water, so that the support structure can be dragged floating without buoyancy aids to the site and the support structure automatically transferred by discharging ballast water from its floating transport position in an upright end position, and a method for transport and installation of a support structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützkonstruktion zur Positionierung im Wasser, insbesondere für Offshore Anwendungen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Transport und Aufstellen einer Stützkonstruktion am Aufstellungsort.The invention relates to a support structure for positioning in the water, especially for offshore applications, according to the preamble of patent claim 1 and a method for transport and installation of a support structure at the site.

Derartige Stützkonstruktionen bzw. Fundamente zeichnen sich durch ein Dreibein aus drei einzelnen Stützbeinen aus und werden daher regelmäßig als Tripods bezeichnet. Die Stützkonstruktion hat einen Anbindungskopf zur Aufnahme einer Last wie eine Windturbine bzw. Windkraftanlage und drei Verankerungsfüße zum Verankern an in den Gewässerboden eingebrachten Verankerungspunkten. Der Transport von der Werft bzw. vom landseitigen Montageort zum Aufstellungsort erfolgt herkömmlicherweise mittels entsprechenden Schiffen bzw. schwimmenden Einrichtungen, auf denen die Stützkonstruktionen abgelegt werden. Am Aufstellort wird dann die Stützkonstruktion mittels einer leistungsstarken Krananlage vom Schiff angehoben und auf den Verankerungspunkten abgesenkt.Such support structures or foundations are characterized by a tripod of three individual support legs and are therefore regularly referred to as tripods. The support structure has a connection head for receiving a load such as a wind turbine or wind turbine and three anchoring feet for anchoring anchoring points introduced into the water bottom. The transport from the shipyard or the land-side installation site to the site is conventionally carried out by means of appropriate ships or floating equipment on which the support structures are stored. At the place of installation, the support structure is then lifted from the ship by means of a high-performance crane system and lowered onto the anchoring points.

In der DE 202 07 941 U1 ist eine Stützkonstruktion und ein Verfahren zum Transport und zum Aufstellen einer tragwerkartigen Stützkonstruktion gezeigt, die beim Transport an einem Schiff aufgehängt wird und über Schwimmhilfen stabilisiert wird. Während des Transports befindet sich die Stützkonstruktion in einer aufrechten Endlage und mit ihrem Dreibein unter Wasser. Nach dem Absenken der Stützkonstruktion am Aufstellungsort werden die Schwimmhilfen entfernt. Neben den Schwimmhilfen ist schweres Gerät wie eine entsprechend leistungsstarke Krananlage zum Aufstellen der Stützkonstruktion notwendig.In the DE 202 07 941 U1 is shown a support structure and a method for transporting and erecting a structure supporting structure, which is suspended during transport on a ship and stabilized by buoyancy aids. During transport, the support structure is in an upright end position and with its tripod under water. After lowering the support structure at the site the buoyancy aids are removed. In addition to the buoyancy aids, heavy equipment such as a correspondingly powerful crane system is necessary for setting up the support structure.

Aus der EP 1 876 093 A1 ist eine Stützkonstruktion bekannt, die über Zugseile schwimmend an Verankerungspunkten im Gewässerboden befestigt wird. Die Stützkonstruktion hat ein aus Rohren gebildetes Dreibein mit drei Auftriebskörpern zum Halten in seiner schwimmenden Lage. Zusätzlich zu den Auftriebskörpern wirken die Rohre als Auftriebshilfe. Die Stützkonstruktion kann vom Montageort aufrecht schwimmend zum Aufstellungsort transportiert werden. Eine aufrechte Schwinmmlage ist jedoch anfällig gegen Seegang.From the EP 1 876 093 A1 a support structure is known, which is attached via traction cables floating at anchoring points in the water bottom. The support structure has a tripod formed by tubes with three buoyancy bodies to hold in its floating position. In addition to the buoyancy bodies, the pipes act as a buoyancy aid. The support structure can be transported upright from the installation site to the site of installation. An upright Schwinmmlage is susceptible to swell.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Stützkonstruktion zur Positionierung im Wasser zu schaffen, die einfach zu montieren, zu transportieren und aufzustellen ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zum Transport und Aufstellen einer Stützvorrichtung zu schaffen.The object of the invention is to provide an alternative support structure for positioning in the water, which is easy to assemble, transport and set up. Furthermore, it is an object of the invention to provide an alternative method for transport and installation of a support device.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Stützvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.This object is achieved by a supporting device having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 12.

Eine erfindungsgemäße Stützkonstruktion zur Positionierung im Wasser, insbesondere für Offshore Anwendungen, hat einen Anbindungskopf zur Aufnahme einer zu stützenden Last und Stützbeine, die sich zwischen dem Anbindungskopf und jeweils einen Befestigungsfuß zum Befestigen der Stützkonstruktion an Verankerungspunkten im Gewässerboden erstrecken. Erfindungsgemäß bildet/n der Anbindungskopf und/oder die Stützbeine zumindest jeweils eine Auftriebskammer, in die Ballastwasser einleitbar ist.A support structure according to the invention for positioning in the water, especially for offshore applications, has a connection head for receiving a load to be supported and support legs which extend between the connection head and a respective mounting foot for attaching the support structure to anchoring points in the water bottom. According to the invention, the connection head and / or the support legs form at least one buoyancy chamber, into which ballast water can be introduced.

Die Stützkonstruktion bzw. das Fundament kann liegend schwimmend zum Aufstellungsort transportiert werden. Schwimmhilfen wie Ballons sind nicht notwendig. Bevorzugterweise sind drei Stützbeine vorgesehen. Die Aufrichtung erfolgt selbsttätig mittels Ballastwassers, wodurch auf schweres Gerät wie insbesondere eine leistungsstarke Krananlage verzichtet werden kann. Bevorzugterweise setzt sich die Stützkonstruktion aus Rohren und/oder miteinander verschweißten Blechen zusammen, was die liegende Herstellung bzw. Montage der Stützkonstruktion ermöglicht. Aufgrund des schwimmenden Transports, der Selbstaufrichtung am Aufstellungsort und der möglichen liegenden Montage sind erhebliche Kostenersparnisse zu realisieren.The support structure or the foundation can be transported horizontally floating to the site. Swimming aids like balloons are not necessary. Preferably, three support legs are provided. The erection is carried out automatically by means of ballast water, which can be dispensed with heavy equipment such as in particular a powerful crane system. Preferably, the support structure consists of tubes and / or welded together sheets, which allows the horizontal production or assembly of the support structure. Due to the floating transport, the self-erection at the site and the possible horizontal installation significant cost savings can be realized.

Die Stützkonstruktion lässt sich insbesondere beim Aufrichten genau austarieren, wenn die Auftriebskammern getrennt voneinander ansteuerbar sind.The support structure can be precisely balanced especially when erecting when the buoyancy chambers are controlled separately.

Um die Stützkonstruktion in genau definierten Schritten absenken zu können ist es vorteilhaft, wenn der Anbindungskopf und/oder die Stützbeine eine Vielzahl von Auftriebskammern aufweisen.In order to lower the support structure in precisely defined steps, it is advantageous if the connection head and / or the support legs have a plurality of buoyancy chambers.

Der vorrichtungstechnische Aufwand lässt sich reduzieren, wenn zumindest einige benachbarte Auftriebskammern miteinander in Fluidverbindung stehen oder bringbar sind. Hierdurch kann das Ballastwasser in eine Auftriebskammer durch eine vorhergehend geflutete Auftriebskammer einströmen, so dass diese Auftriebskammer keine zur Außenumgebung geöffnete Wassereintrittsöffnung benötigt, sondern nur die vorhergehende Auftriebskammer. Zum gezielten Auf- und Zusteuern der Auftriebskammern können zwischen diesen Ventile angeordnet sein. Alternativ können die benachbarten Auftriebskammern über Durchlassöffnungen in Kammertrennwänden miteinander kommunizieren.The device complexity can be reduced if at least some adjacent buoyancy chambers are in fluid communication with each other or can be brought. As a result, the ballast water can flow into a buoyancy chamber through a previously flooded buoyancy chamber, so that this buoyancy chamber does not need to open the water inlet opening to the outside environment, but only the previous buoyancy chamber. For targeted up and controlling the buoyancy chambers can be arranged between these valves. Alternatively, the adjacent buoyancy chambers may communicate with one another via passage openings in chamber partitions.

Die Stützkonstruktion lässt sich bereits mit einer minimalen Ballastwassermenge aus seiner Transportlage verschwenken, wenn zumindest in aufrechter Endlage betrachtet untere Auftriebskammern der Stützbeine eine Wasseröffnung zum Eintritt von Ballastwasser haben, da hierdurch ein großes Drehmoment in die schwimmende Stützkonstruktion eingeleitet wird, woraufhin diese beginnt sich zu verschwenken. Gleichzeitig wird hierdurch sichergestellt, dass keine Luft in den tieferliegenden Auftriebskammern gefangen wird.The support structure can be already with a minimum amount of ballast water from his Transport position pivot when viewed at least in upright end position lower buoyancy chambers of the support legs have a water inlet to the entry of ballast water, as a result, a large torque is introduced into the floating support structure, whereupon this begins to pivot. At the same time this ensures that no air is trapped in the lower buoyancy chambers.

Zudem kann zumindest eine Auftriebskammer des Anbindungskopfes eine Wasseröffnung zum Eintritt von Ballastwasser haben. Hierdurch kann die Stützkonstruktion beim Transport kopflastig ausbalanciert werden, was sich positiv auf die Schwimmlage der Stützkonstruktion beim Transport auswirkt.In addition, at least one buoyancy chamber of the connection head may have a water opening for the entry of ballast water. As a result, the support structure can be balanced top-heavy transport, which has a positive effect on the floating position of the support structure during transport.

Um zu verhindern, dass sich Luftpolster in den gefluteten Auftriebskammern bilden, sind zumindest einige Auftriebskammern mit Luftöffnungen versehen. Zudem wird durch die Luftöffnungen ermöglicht, dass Luft beim Ausströmen von Ballastwasser aus einer gefluteten Auftriebskammer in die Auftriebskammer nachströmen kann und somit ein schnelles und verlässliches Entleeren einer ehemals gefluteten Auftriebskammer ermöglicht wird.In order to prevent air cushions from forming in the flooded buoyancy chambers, at least some buoyancy chambers are provided with air openings. In addition, the air openings make it possible for air to flow from the flooded buoyancy chamber into the buoyancy chamber when ballast water flows out, thus enabling rapid and reliable emptying of a formerly flooded buoyancy chamber.

Bevorzugterweise sind zumindest einzelne Auftriebskammern mit Druckluft beaufschlagbar. Durch diese Maßnahme kann das Aufrichten der Stützkonstruktion vereinfacht werden, da die Ballastwassermenge in zumindest einigen bereits gefluteten Auftriebskammern durch das Einblasen von Druckluft aktiv ausgetrieben werden kann. Hierdurch kann die Stützkonstruktion beim Ausrichten beispielsweise aus einer Schwebeposition im Wasser zurück in eine höhere Schwebeposition bewegt werden. Zudem kann hierdurch beispielsweise Ballastwasser, das für den Transport in eine anbindungskopfseitige Auftriebskammer eingelassen wurde, wieder ausgetrieben werden, und somit die Verschwenkbarkeit während des Aufrichtens erleichtert werden, da die Stützkonstruktion kopfseitig gewichtsreduziert wird.Preferably, at least individual buoyancy chambers can be acted upon with compressed air. By this measure, the erection of the support structure can be simplified because the amount of ballast water can be actively expelled in at least some already flooded buoyancy chambers by the injection of compressed air. As a result, the support structure can be moved in alignment, for example, from a floating position in the water back to a higher hovering position. In addition, ballast water, for example, which has been let into a buoyancy chamber on the side of the connection head for transport, can thus be expelled again, and thus the ability to pivot during erection can be facilitated since the supporting structure is weight-reduced at the head end.

Das Aufrichten der Stützkonstruktion lässt sich weiter vereinfachen, wenn in Endlage der Stützkonstruktion betrachtet die Auftriebskammern der Stützbeine jeweils übereinander und die Auftriebskammern des Anbindungskopfes übereinander und nebeneinander liegen.The erection of the support structure can be further simplified when considered in the end position of the support structure, the buoyancy chambers of the support legs each above the other and the buoyancy chambers of the connection head above and next to each other.

Die Montage und der Transport lassen sich weiter vereinfachen, wenn bei drei Stützbeinen zwei Stützbeine mit dem Anbindungskopf in einer Ebene liegen und das dritte Stützbein orthogonal zur Ebene ausgerichtet ist. Hierdurch kann die Stützkonstruktion kippsicher liegend und schwimmend transportiert werden und durch die bevorzugte liegende Landlage beispielsweise auch vom Stapel laufen.The assembly and transport can be further simplified if three support legs with two legs lying with the connection head in a plane and the third support leg is aligned orthogonal to the plane. As a result, the support structure can be transported without tilting lying and floating and run through the preferred lying land position, for example, from the pile.

Bevorzugterweise sind die Befestigungsfüße rohrartige Körper und die Stützbeine greifen jeweils seitlich an dem Körper an. Die Stützkonstruktion kann mit solchen Befestigungsfüßen einfach durch eine vertikale Bewegung auf den Verankerungspunkten wie zum Beispiel Pfählen abgesenkt werden.Preferably, the mounting feet are tubular body and the support legs each engage the body laterally. The support structure can be lowered with such mounting feet simply by a vertical movement on the anchoring points such as piles.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Transport und Aufstellen einer erfindungsgemäßen Stützkonstruktion wird die Stützkonstruktion an Land montiert und mittels Schleppens in einer von einer aufrechten Endlage abweichenden Schwimmlage zum Aufstellungsort transportiert. Am Aufstellungsort wird die Stützkonstruktion aufgerichtet, wobei die Stützkonstruktion durch zumindest teilweises Fluten von Auftriebskammern eine Schwenkbewegung um ihre Querachse ausführt und auf dem Gewässerboden abgesenkt wird.In a method according to the invention for transport and installation of a support structure according to the invention, the support structure is mounted on land and transported to the site by means of dragging in a floating position deviating from an upright end position. At the site of the support structure is erected, wherein the support structure by at least partially flooding buoyancy chambers performs a pivoting movement about its transverse axis and is lowered on the water bottom.

Aufgrund des schwimmenden Transports, der Selbstaufrichtung am Aufstellungsort und der möglichen liegenden Montage sind erhebliche Kostenersparnisse zu realisieren. Bevorzugterweise nimmt die Stützkonstruktion beim Schleppen eine liegende Schwimmlage ein. Die Stützkonstruktion kann beim Aufstellen mit ihren Befestigungsfüßen unmittelbar auf Verankerungspunkten wie Pfählen am Gewässerboden abgesetzt werden oder anschließend durch Verankerungspunkte wie zum Beispiel Pfähle, die durch ihre Befestigungsfüße getrieben werden, am Gewässerboden gesichert werden.Due to the floating transport, the self-erection at the site and the possible horizontal installation significant cost savings can be realized. Preferably, the support structure takes a lying swimming position when towing. The support structure can be deposited when setting up with their mounting feet directly anchoring points such as piles on the bottom of the water or subsequently by anchoring points such as piles, which are driven by their mounting feet, secured to the water bottom.

Zum Erreichen einer Schwimmlage wird beim Schleppen zumindest eine Auftriebskammer teilweise geflutet.To achieve a floating position, at least one buoyancy chamber is partially flooded during towing.

Zur Stabilisierung der Stützkonstruktion beim Aufrichten und zur Vereinfachung des Aufrichtens können teilweise geflutete Auftriebskammern beim Aufrichten zumindest teilweise entleert werden. Das zumindest teilweise Entleeren bzw. das Rausfließen des Ballastwassers erfolgt bevorzugterweise selbsttätig und somit passiv. Alternativ kann die zumindest teilweise zu entleerende Auftriebskammer mit Druckluft beaufschlagt werden, und so das Ballastwasser aktiv ausgetrieben werden.To stabilize the support structure during erection and to simplify erection, partially flooded buoyancy chambers can be at least partially emptied during erection. The at least partial emptying or outflow of the ballast water preferably takes place automatically and thus passively. Alternatively, the at least partially to be emptied buoyancy chamber can be acted upon with compressed air, and thus the ballast water are actively expelled.

Das Fluten der Auftriebskammern kann quasi automatisch hintereinander erfolgen, wenn das Ballastwasser in eine Auftriebskammer über eine benachbarte und vorhergehend zumindest teilweise geflutete Auftriebskammer eintritt.The flooding of the buoyancy chambers can virtually automatically take place one behind the other when the ballast water enters a buoyancy chamber via an adjacent and previously at least partially flooded buoyancy chamber.

Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous embodiments are the subject of further subclaims.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:In the following preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic representations. Show it:

1, 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stützkonstruktion in verschiedenen Ansichten, und 1 . 2 and 3 an embodiment of the support structure according to the invention in different views, and

4 bis 14 beispielhafte Verfahrensschritte zum Transportieren und Aufrichten eines zweiten Ausführungsbeispiels der Stützkonstruktion. 4 to 14 exemplary method steps for transporting and erecting a second embodiment of the support structure.

In den 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stützkonstruktion 1 zur Positionierung im Wasser 2 in seiner aufrechten Endlage gezeigt. Es hat einen Anbindungskopf 4 zur Aufnahme der Last, drei sich von dem Anbindungskopf 4 erstreckende Stützbeine 6, 8, 10, und drei Befestigungsfüße 12, 14, 16 zum Verankern der Stützkonstruktion 1 an Verankerungspunkten 18, 20, 22 im Gewässerboden 24. Die Last ist beispielsweise eine Windkraftanlage bzw. ein Mast einer Windkraftturbine und die Stützkonstruktion 1 ein Fundament für eine derartige Offshore Anwendung. Der Gewässerboden ist beispielsweise ein Meeresboden.In the 1 . 2 and 3 is a first embodiment of a support structure 1 for positioning in the water 2 shown in its upright end position. It has a connection head 4 to pick up the load, three from the connection head 4 extending support legs 6 . 8th . 10 , and three fixing feet 12 . 14 . 16 for anchoring the supporting structure 1 at anchoring points 18 . 20 . 22 in the water bottom 24 , The load is for example a wind turbine or a mast of a wind turbine and the support structure 1 a foundation for such an offshore application. The waterbed is, for example, a seabed.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Stützkonstruktion 1 in einer derartigen Wassertiefe verankert, dass der Anbindungskopf 4 abschnittsweise und insbesondere mit einem Flansch 26 zum Verschrauben und/oder verschweißen mit der Last über eine Wasserlinie 28 hervorsteht.In the embodiment shown, the support structure 1 anchored in such a water depth, that the connection head 4 in sections and in particular with a flange 26 for screwing and / or welding with the load over a waterline 28 protrudes.

Die Verankerungspunkte 18, 20, 22 sind bevorzugterweise freie Köpfe von in den Gewässerboden gerammten Pfählen, auf die die als korrespondierende Hülsen ausgeführten Befestigungsfüße 12, 14, 16 aufgeschoben werden bzw. sind. Die Stützbeine 6, 8, 10 greifen bevorzugterweise umfangsseitig an ihrem Befestigungsfuß 12, 14, 16 an.The anchoring points 18 . 20 . 22 are preferably free heads of rammed into the water bottom piles on which executed as corresponding sleeves mounting feet 12 . 14 . 16 be postponed or are. The support legs 6 . 8th . 10 grip preferably circumferentially at its mounting foot 12 . 14 . 16 at.

Die Stützkonstruktion 1 bildet hier ein Dreibein, wobei in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Stützbeine 6, 8 zusammen mit dem Anbindungskopf 4 in einer Ebene 30 liegen und sich das dritte Stützbein 10 orthogonal zur Ebene 30 erstreckt. Die Stützbeine 6, 8 sind somit in einem Winkel von 180° zueinander angeordnet und das Stützbein 10 in einem Winkel von jeweils 90° zu den Stützbeine 6, 8. Selbstverständlich können die Stützbeine 6, 8, 10 auch gleichmäßig um den Anbindungskopf 4 angeordnet sein und somit in einem Winkel von jeweils 120° zueinander ausgerichtet sein. Zudem ist die Stützkonstruktion 1 auch mit mehr als drei Stützbeinen 6, 8, 10, beispielsweise vier Stützbeinen, ausführbar.The support structure 1 forms here a tripod, wherein in the embodiment shown here two support legs 6 . 8th together with the connection head 4 in a plane 30 lie down and get the third support leg 10 orthogonal to the plane 30 extends. The support legs 6 . 8th are thus arranged at an angle of 180 ° to each other and the support leg 10 at an angle of 90 ° to the support legs 6 . 8th , Of course, the support legs 6 . 8th . 10 evenly around the connection head 4 be arranged and thus be aligned at an angle of 120 ° to each other. In addition, the support structure 1 also with more than three support legs 6 . 8th . 10 , For example, four support legs, executable.

Der Anbindungskopf 4 und die Stützbeine 6, 8, 10 sind Hohlkörper, die einzelne Rohre sein können oder beispielsweise aus einzelnen Metallplatten zusammengeschweißt sind. Erfindungsgemäß bilden der Anbindungskopf 4 und die Stützbeine 6, 8, 10 Auftriebskammern 32, 34, 36, in die Ballastwasser einströmen kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich drei Auftriebskammern 32, 34, 36 im Stützbein 6 skizziert. Benachbarte Auftriebskammern 32, 34 und 34, 36 sind über Trennwände 38, 40 voneinander getrennt, in denen einzelne Durchlässe und/oder Ventile angeordnet sind bzw. sein können. Als Ballastwasser wird das die Stützkonstruktion 1 umgebende Wasser 2 verwendet. Zum Einströmen und/oder zum Ausströmen des Ballastwassers haben zumindest einzelne Auftriebskammern 32 zur Umgebung auf- und zusteuerbare Wasseröffnungen 44. Zum Auslassen der Luft in den Auftriebskammern 32, 34, 36 und/oder zum Einströmen von Luft haben zumindest einige Auftriebskammern 36 auf- und zusteuerbare Luftöffnungen 46. Insbesondere sind einzelne Auftriebskammern 32, 34, 36 getrennt voneinander ansteuerbar. Die Wasseröffnungen 44 sind bevorzugterweise bezogen auf die Endlage in den unteren bzw. tieferen Auftriebskammern 32, 34 angeordnet. Die Luftöffnungen 46 sind bevorzugterweise in den oberen Auftriebskammern 36 vorgesehen. Wie in den 4 bis 14 gesehen wird, können zur Stabilisierung einer Schwimmlage und/oder zum Vereinfachten Aufrichten auch im Anbindungskopf 4 und somit in oberen Auftriebskammern generell Wasseröffnungen 44 vorgesehen sein.The connection head 4 and the support legs 6 . 8th . 10 are hollow bodies, which may be individual tubes or, for example, welded together from individual metal plates. According to the invention form the connection head 4 and the support legs 6 . 8th . 10 buoyancy chambers 32 . 34 . 36 into which ballast water can flow. For clarity, only three buoyancy chambers 32 . 34 . 36 in the support leg 6 outlined. Neighboring buoyancy chambers 32 . 34 and 34 . 36 are over partitions 38 . 40 separated from each other, in which individual passages and / or valves are arranged or can be. As ballast water, this becomes the support structure 1 surrounding water 2 used. For inflow and / or outflow of ballast water have at least individual buoyancy chambers 32 open to the environment and accessible water holes 44 , To exhaust the air in the buoyancy chambers 32 . 34 . 36 and / or for the inflow of air have at least some buoyancy chambers 36 open and controllable air openings 46 , In particular, individual buoyancy chambers 32 . 34 . 36 separately controllable. The water holes 44 are preferably based on the end position in the lower and lower buoyancy chambers 32 . 34 arranged. The air openings 46 are preferably in the upper buoyancy chambers 36 intended. As in the 4 to 14 can be seen to stabilize a floating position and / or for easy erection also in the connection head 4 and thus in upper buoyancy chambers generally water holes 44 be provided.

Im Folgenden erfolgt eine detailliertere Beschreibung der Auftriebskammern unter Bezugnahme auf das zweite Ausführungsbeispiel nach den 4 bis 14. In den 4 bis 14 ist die Stützkonstruktion 1 lediglich in Seitenansicht gezeigt, so dass nur das in Anlehnung an 3 in der Ebene 30 liegende linke Stützbein 6, das sich orthogonal zur Ebene 30 erstreckende Stützbein 10 und der Anbindungskopf 4 zu erkennen sind. Das in der Ebene 30 rechte Stützbein 8 wird in den 4 bis 14 von dem linken Stützbein 6 verdeckt. Die Anordnung der Auftriebskammern 30, 32, 34 ist in den Stützbeinen 6, 8 gleich. Zur Vereinfachung werden im Folgenden die in der Ebene 30 liegende Stützbeine 6, 8 als vordere Stützbeine 6 und das Stützbein 10 als hinteres Stützbein bezeichnet.Below is a more detailed description of the buoyancy chambers with reference to the second embodiment of the 4 to 14 , In the 4 to 14 is the support structure 1 only shown in side view, so that only on the basis of 3 in the plane 30 lying left support leg 6 that is orthogonal to the plane 30 extending support leg 10 and the connection head 4 can be seen. That in the plane 30 right support leg 8th will be in the 4 to 14 from the left support leg 6 covered. The arrangement of the buoyancy chambers 30 . 32 . 34 is in the support legs 6 . 8th equal. For simplicity, below are those in the plane 30 lying support legs 6 . 8th as front support legs 6 and the support leg 10 referred to as the rear support leg.

Die vorderen Stützbeine 6, 8 haben jeweils drei in Endlage übereinanderliegende Auftriebskammern 32, 34, 36. Ebenso hat das hintere Stützbein 10 drei in Endlage übereinanderliegende Auftriebskammern 48, 50, 52. Der Anbindungskopf 4 hat sechs Auftriebskammern 54, 56, 58, 60, 62, 64, die paarweise in drei Ebenen übereinander angeordnet sind. Die Auftriebskammern 54, 56, 58, 60, 62, 64 des Anbindungskopfes 4 sind somit nebeneinander und übereinander angeordnet.The front support legs 6 . 8th each have three in the final position superposed buoyancy chambers 32 . 34 . 36 , Likewise, the rear support leg has 10 three lift chambers superimposed in the end position 48 . 50 . 52 , The connection head 4 has six buoyancy chambers 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 , which are arranged in pairs in three levels one above the other. The buoyancy chambers 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 of the connection head 4 are thus arranged side by side and one above the other.

Nach der Landmontage der Stützkonstruktion 1 wird diese, wie in 4 gezeigt, zu Wasser gelassen. Beispielsweise kann die Stützkonstruktion 1 liegend auf ihren hinteren Stützbeinen 6, 8 vom Stapel gleiten. Bevorzugterweise erfolgt die Landmontage liegend, sie kann jedoch auch aufrecht erfolgen, so dass dann die Stützkonstruktion 1 vor dem Stapellauf erst in eine liegende Lage überführt wird.After the land assembly of the supporting structure 1 will this, as in 4 shown, left to water. For example, the support structure 1 lying on her rear support legs 6 . 8th slide off the pile. Preferably, the land assembly is lying, but it can also be upright, so that then the support structure 1 before the launch is first transferred to a horizontal position.

Aufgrund den zur Umgebung abgeschlossenen und mit Luft befüllten Auftriebskammern 54, 56, 58, 60, 62 64 nimmt die Stützkonstruktion 1 eine schräge Schwimmlage ein, in der es mit seinen vorderen Stützbeinen 6, 8 weit in das Wasser 2 eintaucht und mit seinem hinteren Stützbein 10 bevorzugterweise nur leicht die Wasserlinie 28 unterschreiten.Due to closed to the environment and filled with air buoyancy chambers 54 . 56 . 58 . 60 . 62 64 takes the support structure 1 an oblique floating position in which it with its front support legs 6 . 8th far into the water 2 dips in and with his rear support leg 10 preferably only slightly the waterline 28 below.

Zum Transport der Stützkonstruktion 1 zum Aufstellungsort wird, wie in 5 gezeigt, die Stützkonstruktion 1 in eine liegende bzw. horizontale Schwimmlage gebracht. Hierzu werden die beiden oberen kopfseitigen Auftriebskammern 62, 64 mit Ballastwasser geflutet. Sobald die Stützkonstruktion 1 ihre liegende schwimmende Transportlage eingenommen hat, wird es mittels eines Schiffes zum Aufstellungsort geschleppt.For transporting the supporting structure 1 to the site will, as in 5 shown the support structure 1 placed in a horizontal or horizontal swimming position. For this purpose, the two upper head-side buoyancy chambers 62 . 64 flooded with ballast water. Once the support structure 1 has taken its lying floating transport position, it is towed by a ship to the site.

Zum Aufstellen am Aufstellungsort werden, wie in den 6, 7 und 8 gezeigt, zuerst die unteren Auftriebskammern 32 und mittleren Auftriebskammern 34 der hinteren Stützbeine 6, 8 mit Ballastwasser geflutet. Gleichzeitig wird die kopfseitige hintere obere Auftriebskammer 64 entleert. Als Ergebnis verschwenkt die Stützkonstruktion 1 zum Teil um ihre zur Ebene 30 parallel verlaufenden und somit senkrecht aus der Zeichenebene heraustretenden Querachse.To be set up at the site, as in the 6 . 7 and 8th shown, first the lower buoyancy chambers 32 and middle buoyancy chambers 34 the rear support legs 6 . 8th flooded with ballast water. At the same time, the head-side rear upper buoyancy chamber 64 emptied. As a result, the support structure pivots 1 partly to their to the level 30 parallel and thus perpendicular emerging from the plane transverse axis.

Zum weiteren Verschwenken wird, wie in den 9 und 10 gezeigt, auch die kopfseitige vordere untere Auftriebskammer 62 entleert. Gleichzeitig wird die untere Auftriebskammer 48 des hinteren Stützbeins 10 und dann dessen mittlere Auftriebskammer 50 geflutet.For further pivoting, as in the 9 and 10 shown, also the head-side front lower buoyancy chamber 62 emptied. At the same time, the lower buoyancy chamber 48 of the posterior support leg 10 and then its middle buoyancy chamber 50 flooded.

Nach dem vollständigen Fluten der unteren und mittleren Auftriebskammer 48, 50 werden, wie in 11 gezeigt, die oberen Auftriebskammern 36 der vorderen Stützbeine 6, 8 und die kopfseitige hintere untere Auftriebskammer 56 geflutet. Die Stützkonstruktion 1 befindet sich nun bereits in einer verhältnismäßig aufrechten Schwimm- bzw. Schwebeposition.After complete flooding of the lower and middle buoyancy chamber 48 . 50 be like in 11 shown the upper buoyancy chambers 36 the front support legs 6 . 8th and the head-side rear lower buoyancy chamber 56 flooded. The support structure 1 is now already in a relatively upright swimming or hovering position.

Zum weiteren Absenken der Stützkonstruktion 1 unter einer leichten Verschwenkung wird, wie in den 12 und 13 gezeigt, die kopfseitige hintere mittlere Auftriebskammer 60 geflutet. Sodann wird die kopfseitige vordere untere Auftriebskammer 54 mit Ballastwasser geflutet. Die Stützkonstruktion 1 ist nun bereits derart durch das Ballastwasser beschwert, dass sie mit ihren vorderen Stützbeinen 6, 8 auf dem Gewässerboden 24 abgesenkt ist und dabei insbesondere mit den hier nicht gezeigten Verankerungspunkten über ihre Befestigungsfüße im Wirkeingriff steht.To further lower the support structure 1 under a slight pivoting, as in the 12 and 13 shown, the head-side rear middle buoyancy chamber 60 flooded. Then, the head-side front lower buoyancy chamber 54 flooded with ballast water. The support structure 1 is already so weighed down by the ballast water that they are with their front support legs 6 . 8th on the water bottom 24 is lowered and stands in particular with the anchoring points not shown here via their mounting feet in operative engagement.

Zum vollständigen Aufrichten der Stützkonstruktion 1 wird, wie in 14 gezeigt, die Auftriebskammer 52 des hinteren Stützbeins 10 mit Ballastwasser geflutet. Die Stützkonstruktion 1 senkt sich mit seinem hinteren Stützbein 10 und insbesondere mit dessen Befestigungsfuß über den hinteren Verankerungspunkt. Die Stützkonstruktion 1 ist nun selbsttätig in einer aufrechten Endlage am Gewässergrund 24 verankert und bereit zur Aufnahme einer Last. Geflutet sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die beinseitigen Auftriebskammern 32, 34, 36, 48, 50, 52, sowie die kopfseitigen Auftriebskammern 54, 56 und 60. Luft befindet sich somit in den kopfseitigen Auftriebskammern 58, 62, 64. Alternativ wird die Stützkonstruktion 1 zuerst auf dem Gewässerboden 24 abgesenkt und dann werden die Verankerungspunkte bzw. Pfähle 18, 20, 22 durch ihre hülsenartigen Befestigungsfüße 12, 14, 16 in den Gewässerboden 24 getrieben.For complete erection of the support structure 1 will, as in 14 shown the buoyancy chamber 52 of the posterior support leg 10 flooded with ballast water. The support structure 1 lowers with his rear support leg 10 and in particular with its mounting foot over the rear anchoring point. The support structure 1 is now automatically in an upright end position on the river bottom 24 anchored and ready to receive a load. The leg-side buoyancy chambers are flooded in the embodiment shown here 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 , as well as the head-side buoyancy chambers 54 . 56 and 60 , Air is thus in the head-side buoyancy chambers 58 . 62 . 64 , Alternatively, the support structure 1 first on the water bottom 24 lowered and then the anchoring points or piles 18 . 20 . 22 through their sleeve-like mounting feet 12 . 14 . 16 in the water bottom 24 driven.

Die Versorgung der Stützeinrichtung 1 mit Strom und/oder Datensignalen zur Ansteuerung der Wasseröffnungen 44, Luftöffnungen 46, und der trennwandseitigen Ventile erfolgt über Versorgungsleitungen vom Schiff aus. Durch den Zugriff auf entsprechende Schiffssysteme muss die Stutzkonstruktion 1 beispielweise keine eigene Stromversorgung und kein eigenes Steuer- und Regelungssystem vorhalten.Supply of the support device 1 with current and / or data signals for controlling the water openings 44 , Air openings 46 , and the partition-side valves via supply lines from the ship. By accessing appropriate ship systems, the support structure must 1 For example, no own power supply and own own control and regulation system.

Das Befreien der Auftriebskammern von Ballastwasser wie hier das beispielsweise Entleeren der Auftriebskammern 62, 64 zum vereinfachten Verschwenken der Stützkonstruktion aus der Schwimmlage in die Endlage erfolgt bevorzugterweise passiv, d. h. über eine entsprechende Anordnung und Ansteuerung der Wasseröffnungen 44, der Luftöffnungen 46 und der trennwandseitigen Ventile. Das Ballastwasser strömt selbsttätig aus den Auftriebskammern 62, 64 heraus. Selbstverständlich kann das Entleeren auch aktiv über Druckluft erfolgen, die dann in die jeweils mit Ballastwasser gefüllte Auftriebskammer gefördert wird. Eine hierfür notwendige Druckluftversorgung erfolgt wie die Strom und/oder Datensignalversorgung bevorzugterweise ebenfalls über entsprechende Schiffsysteme.Freeing the buoyancy chambers of ballast water as here, for example, the emptying of the buoyancy chambers 62 . 64 for simplified pivoting of the support structure from the floating position into the end position is preferably passively, ie via a corresponding arrangement and control of the water holes 44 , the air openings 46 and the partition side valves. The ballast water flows automatically from the buoyancy chambers 62 . 64 out. Of course, the emptying can also be done actively via compressed air, which is then conveyed into each filled with ballast water buoyancy chamber. A compressed air supply required for this purpose, like the power and / or data signal supply, preferably likewise takes place via corresponding ship systems.

Offenbart ist eine Stützkonstruktion bzw. ein Fundament zur Positionierung im Wasser, insbesondere für Offshore Anwendungen, mit einem Anbindungskopf zur Aufnahme einer zu stützenden Last und Stützbeinen zum Aufständern auf einem Gewässerboden, wobei der Anbindungskopf und/oder die Stützbeine zumindest jeweils eine integrale Auftriebskammer bildet/n, die mit Ballastwasser beaufschlagbar ist, so dass die Stützkonstruktion schwimmend ohne Schwimmhilfen zum Aufstellungsort geschleppt werden kann und sich die Stützkonstruktion selbsttätig durch Einleitung von Ballastwasser aus ihrer schwimmenden Transportlage in eine aufrechte Endlage überführt, sowie ein Verfahren zum Transport und Aufstellen einer Stützkonstruktion.Disclosed is a support structure or a foundation for positioning in the water, especially for offshore applications, with a connection head for receiving a load to be supported and support legs for Aufständern on a water bottom, the connection head and / or the support legs at least each forms an integral buoyancy chamber / n, which can be acted upon with ballast water, so that the support structure can be dragged floating without swimming aids to the site and the support structure automatically by introducing ballast water from its floating transport position in an upright End position transferred, as well as a method for transport and installation of a support structure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Stützkonstruktionsupport structure
22: Wasserwater
44: Anbindungskopfconnection head
66: Stützbeinoutrigger
88th: Stützbeinoutrigger
1010: Stützbeinoutrigger
1212: BefestigungsfußMounting foot
1414: BefestigungsfußMounting foot
1616: BefestigungsfußMounting foot
1818: Verankerungspunktanchoring point
2020: Verankerungspunktanchoring point
2222: Verankerungspunktanchoring point
2424: Gewässerbodensea bed
2626: Flanschflange
2828: Wasserliniewaterline
3030: Ebenelevel
3232: Auftriebskammerbuoyancy chamber
3434: Auftriebskammerbuoyancy chamber
3636: Auftriebskammerbuoyancy chamber
3838: Trennwandpartition wall
4040: Trennwandpartition wall
4444: Wasseröffnungwater port
4646: Luftöffnungair opening
4848: Auftriebskammerbuoyancy chamber
5050: Auftriebskammerbuoyancy chamber
5252: Auftriebskammerbuoyancy chamber
5454: Auftriebskammerbuoyancy chamber
5656: Auftriebskammerbuoyancy chamber
5858: Auftriebskammerbuoyancy chamber
6060: Auftriebskammerbuoyancy chamber
6262: Auftriebskammerbuoyancy chamber
6464: Auftriebskammerbuoyancy chamber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 20207941 U1 [0003]
EP 1876093 A1 [0004]

Claims

Support structure ( 1 ) for positioning in water ( 2 ), in particular for offshore applications, with a connection head ( 4 ) for receiving a load to be supported and supporting legs ( 6 . 8th . 10 ) located between the connection head ( 4 ) and one mounting foot each ( 12 . 14 . 16 ) for fixing the supporting structure ( 1 ) at anchoring points ( 18 . 20 . 22 ) in the water bottom ( 24 ), characterized in that the connection head ( 4 ) and / or the support legs ( 6 . 8th . 10 ) at least one buoyancy chamber ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) forms, in which ballast water can be introduced.

Support structure according to claim 1, wherein the buoyancy chambers ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) are controlled separately from each other.

Support structure according to claim 1 or 2, wherein the connection head ( 4 ) and / or the support legs ( 6 . 8th . 10 ) a plurality of buoyancy chambers ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) exhibit.

Support structure according to claim 1, 2 or 3, wherein at least some adjacent buoyancy chambers ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) are in fluid communication with each other or can be brought.

Support structure according to one of the preceding claims, wherein at least in the end position considered lower buoyancy chamber ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 ) of the support legs ( 6 . 8th . 10 ) a water opening ( 44 ) to the entry of ballast water.

Support structure according to one of the preceding claims, wherein at least one buoyancy chamber ( 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) of the connection head ( 4 ) a water opening ( 44 ) to the entry of ballast water.

Support structure according to one of the preceding claims, at least some buoyancy chambers ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) Air openings ( 46 ) to have.

Support structure according to one of the preceding claims, at least individual buoyancy chambers ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) can be acted upon with compressed air.

Supporting construction according to one of the preceding claims, wherein, viewed in the end position, the buoyancy chambers ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 ) of the support legs one above the other and the buoyancy chambers ( 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) of the connection head over each other and next to each other.

A support structure according to any one of the preceding claims, wherein the support structure comprises three support legs ( 6 . 8th . 10 ), of which two supporting legs ( 6 . 8th ) with the connection head ( 4 ) in one level ( 30 ) and the third support leg ( 10 ) orthogonal to the plane ( 30 ) is aligned.

Support structure according to one of the preceding claims, wherein the mounting feet are tubular body and the support legs ( 6 . 8th . 10 ) attack each side of the body.

Method for transport and installation of a supporting structure ( 1 ), in particular a support structure ( 1 ) according to one of the preceding claims, at the installation site, comprising the steps of: - mounting the supporting structure ( 1 ) on land, - towing the floating support structure ( 1 ) in a floating position deviating from an upright end position to the place of installation, - erection of the support structure ( 1 ) at the site, the support structure ( 1 ) by at least partial flooding of buoyancy chambers ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) performs a pivoting movement about its transverse axis and on the water bottom ( 24 ) is lowered.

Method according to claim 12, wherein at least one buoyancy chamber ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) is partially flooded.

The method of claim 12 or 13, wherein at least partially flooded buoyancy chambers ( 62 . 64 ) are at least partially emptied when raising.

Method according to claim 12, 13 or 14, wherein the ballast water is introduced into a buoyancy chamber ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) via an adjacent and previously at least partially flooded buoyancy chamber ( 32 . 34 . 36 . 48 . 50 . 52 . 54 . 56 . 58 . 60 . 62 . 64 ) entry.