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Die Erfindung betrifft eine Offshore-Einrichtung, insbesondere eine Offshore-Windkraftanlage, mit einer Schiffsanlegestelle, wobei die Schiffsanlegestelle einen Kontaktbereich für die Berührung mit einem Schiff und eine Aufstiegshilfe aufweist, wobei der Kontaktbereich aus Stahlkonstruktionen gebildet ist und die Stahlkonstruktionen eine Korrosionsschutzschicht aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz einer Schiffsanlegestelle einer Offshore-Einrichtung, wobei die Schiffsanlegestelle einen Kontaktbereich für die Berührung mit einem Schiff und eine Aufstiegshilfe aufweist, wobei der Kontaktbereich Stahlkonstruktionen aufweist.
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Eine derartige Offshore-Windkraftanlage ist beispielsweise in der
DE 10 2010 004 077 A1 beschrieben. In dieser Druckschrift wird die allgemeine Problematik erläutert. Die Offshore-Windkraftanlagen umfassen einen Turm, dessen aus dem Wasser ragender Unterteil mit einer oberen Plattform und einer unteren Plattform versehen ist, die mit Abstand oberhalb des Wasserspiegels an der Außenseite des Turms befestigt ist. Weiterhin ist eine unterhalb der unteren Plattform angeordnete Anlandevorrichtung für Schiffe vorgesehen, die auch als Schiffsanlegestelle bezeichnet wird, die aus mehreren, aus Querstreben paarweise miteinander und/oder mit dem Turm verbundenen vertikalen Rohren besteht. Die Schiffsanlegestelle weist auch eine am Turm befestigte vertikale Leiter auf, die sich von unterhalb des Wasserspiegels bis zur ersten Plattform erstreckt, so dass dort Servicepersonal bei ruhiger See von einem an der Anlandevorrichtung anlandenen, zum Transport des Servicepersonals dienenden Versorgungsschiff über die Leiter direkt zur unteren Plattform und von dort zur oberen Plattform gelangen kann. In dieser Anmeldung wird auch beschrieben, dass das Ankoppeln der Schiffe an der Anlandevorrichtung bei hohem Wellengang oder bei ungünstigen Wind- und Wetterbedingungen problematisch sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Offshore-Einrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen ein besserer Schutz der Offshore-Einrichtung bei gleichzeitig verbesserter Anlandung der Schiffe ermöglicht wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Offshore-Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Verfahrensmäßig wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einer Offshore-Einrichtung, insbesondere einer Offshore-Windkraftanlage, mit einer Schiffsanlegestelle, wobei die Schiffsanlegestelle einen Kontaktbereich für die Berührung mit einem Schiff und eine Aufstiegshilfe aufweist, wobei der Kontaktbereich aus Stahlkonstruktionen gebildet ist und die Stahlkonstruktionen eine Korrosionsschutzschicht aufweisen, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die Stahlkonstruktionen des Kontaktbereichs zumindest in einem Teilbereich aus einer Schicht aus einem Elastomer ummantelt sind und die Dicke der Schicht derart dimensioniert ist, dass die Aufprallenergie der Schiffe mindestens teilweise aufgenommen wird. Durch die Verwendung einer derartigen Elastomerschicht, typischerweise einer Kunststoffelastomerschicht, wird das Anlanden der Schiffe in diesem Bereich deutlich verbessert. Einerseits wird der typische Aufprall etwas abgemildert und insbesondere wird verhindert, dass die Schiffe, die zum Anlanden bewusst auf Berührung an die Schiffsanlegestelle gefahren werden, die Schiffsanlegestelle durch ständige Berührungen, die durch Wellengang und Schiffsbewegungen zwangsläufig sind, die Korrosionsschutzschicht beschädigen und abreiben. Auf diese Weise ist eine Offshore-Einrichtung geschaffen, die einen deutlich verbesserten Schutz gegen Korrosion aufweist, da die eigentliche Korrosionsschutzschicht durch das Elastomer gegen Abrieb geschützt ist. Die Elastomerschicht ist zudem ihrerseits auch typischerweise korrosionsfest und witterungsbeständig. Insgesamt wird daher die Korrosionsschutzschicht auf den Stahlkonstruktionen weitgehend gegen Abrieb und mechanische Beschädigung geschützt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die ummantelnde Schicht aus dem Elastomer Polyurethan auf. Bevorzug ist diese Schicht sogar vollständig aus Polyurethan ausgebildet. Dabei werden günstigerweise spezielle Polyurethansysteme mit entsprechenden elastomeren Eigenschaften verwendet. Die äußere ummantelnde Schicht kann aus Polyurethan, Elastomeren und PUR hergestellt werden. Die Polyurethan-Elastomere werden jeweils anteilig aus Polyolen, Diisocyanaten und Verarbeitungshilfsmittel hergestellt. Zur Erzielung hoher Beständigkeiten gegen Umwelteinflüsse werden PUR-Systeme mit aliphatischen Anteilen eingesetzt. Die Herstellung der Elastomere erfolgt je nach benötigter Eigenschaft geschäumt oder kompakt. Mit steigender Dichte nimmt die Energieabsorption ab und die mechanischen Eigenschaften des Materials nehmen zu. Die Härte liegt dabei im Bereich A40 bis A95. Die Reißfestigkeit beträgt nach ISO 34 20 bis 50 N/mm. Die Bruchdehnung beträgt nach ISO 527 200 bis 1000%. Um eine hohe Absorptionsleistung von Aufprallenergie zu erreichen, werden die PUR-Systeme geschäumt. Diese werden auch als microcellular polyurethane elastomers bezeichnet.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke der elastischen Schicht mehr als 10 mm und insbesondere mehr als 100 mm. Diese Elastomer-Schichten aus Polyurethan können eine Dicke von bis zu 250 mm oder sogar bis zu 300 mm haben. Mit derartigen Dicken kann die Aufprallenergie der Schiffe mindestens teilweise aufgenommen werden. Bevorzugt wird die Aufprallenergie der Schiffe nahezu vollständig aufgenommen und dazu wird die Dicke der Elastomerschicht entsprechend ausgelegt. In Abhängigkeit von den elastomeren Eigenschaften des verwendeten Elastomers und der Größe der an der speziellen Offshore-Anlage zu erwartenden Schiffe ist also eine entsprechende Auslegung der Schichtdicke vorzunehmen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die ummantelnde Schicht faserverstärkt ausgebildet. Dadurch kann die Elastomerschicht gegen Abrieb und mechanische Beschädigung noch besser geschützt werden. In einer Ausgestaltungsform kann die Elastormerschicht auch aus einer oder mehreren übereinander angebrachten Lagen von Klebebändern mit darauf aufgebrachten Lagen eines Elastomers ausgebildet sein. Durch die dann zwischen den einzelnen Lagen liegenden Klebebänder ist ebenfalls eine Verstärkung vergleichbar zu einer Faserverstärkung gegeben.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind auf der Stahlkonstruktion aus der Oberfläche hervorstehende Elemente mit einer Erhebung gegenüber der Oberfläche der Stahlkonstruktion von 1 mm und größer, bevorzugt von 5 mm bis 20 mm vorgesehen, um die Haftung der Elastomerschicht gegen Querverschiebungen zu verbessern. Dies sind bevorzugt Schweißraupen, Oberflächenkerben, Stifte, Ringe oder andere geometrische Elemente. An diese legt sich das Elastomer an und wird dadurch gegen Querschubbelastungen geschützt.
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Die Korrosionsschutzschicht besteht günstigerweise aus einem wasser- und luftundurchlässigen Polymer. Besonders bevorzugt weist die Korrosionsschutzschicht Polyisobutylen auf. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Korrosionsschutzschicht vollständig aus Polyisobutylen ausgebildet. Die Korrosionsschutzschicht hat eine Dicke zwischen 1 mm und 10 mm. Die Gesamtschichtdicke beträgt dann 11 bis 300 mm.
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Die Schiffsanlegestelle ist dabei am Turm oder an Elementen einer Gründungsstruktur einer Offshore-Windkraftanlage montiert, insbesondere dort fest installiert und montiert.
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Durch die Erfindung werden eine Reihe von Vorteilen erzielt. Insbesondere sind diese Vorteile auch Materialanforderungen an die Verschleißschutzschicht, also insbesondere an die ummantelnde Elastomerschicht. Es wird eine Langzeitstabilität gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen Salzwasser und UV-Strahlung erreicht. Entsprechend ist die ummantelnde Schicht auszulegen. Ebenso wird eine mechanische Stabilität, insbesondere bei der Aufnahme der Scherkräfte beim Kontakt mit dem Schiffskörper und Wellengang erreicht. Die Aufprallenergie beim Schiffskontakt oder mit Eisschollen wird absorbiert. Das ummantelnde Material, insbesondere die oben genannten Polyurethan-Elastomere, müssen geringe Anforderungen an die Verarbeitbarkeit unter Offshorebedingungen haben.
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Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Schutz einer Schiffsanlegestelle einer Offshore-Einrichtung, wobei die Schiffsanlegestelle einen Kontaktbereich für die Berührung mit einem Schiff und eine Aufstiegshilfe aufweist, wobei der Kontaktbereich Stahlkonstruktionen aufweist, erfindungsgemäß zumindest auf einen Teil der Stahlkonstruktionen der Schiffsanlegestelle eine diese Teile ummantelnde Elastomerschicht aufgebracht, die derart dimensioniert wird, dass die Aufprallenergie der Schiffe mindestens teilweise aufgenommen wird. Mit diesem Verfahren wird eine Offshore-Einrichtung der eingangs genannten Art geschaffen, bei der der Korrosionsschutz auf den Stahlkonstruktionen gegen Abrieb und mechanische Belastungen geschützt ist.
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Das Verfahren kann in zwei verschiedenen Bereichen angewendet werden, nämlich einmal beim Neubau und der Neuerstellung von derartigen Schiffsanlegestellen, die dann typischerweise mit einer Korrosionsschutzschicht versehen sind. Auf diese wird dann die Schicht aus dem Elastomer aufgebracht. Andererseits wird das Verfahren auch bei bestehenden Anlagen mit typischerweise beschädigten Korrosionsschutzschichten angewendet. In solchen Fällen wird typischerweise eine Sanierung der Korrosionsschutzschicht erfolgen müssen.
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Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Neubauten vor der Offshore-Installation, ist es oftmals ausreichend, die Stahlkonstruktion zu bestrahlen und mit der entsprechenden Korrosionsschutzschicht zu versehen und den betroffenen Bereich mittels Frontverguss zumindest teilweise zu ummanteln. Die notwendige Schichtdicke lässt sich aus der zu erwartenden Aufprallenergie errechnen. Dazu wird die Masse der zu erwartenden Schiffe, die Annährungsgeschwindigkeit und die maximal zu erwartende Amplitude des Schiffs im Seegang abgeschätzt. Daraus lässt sich die notwendige Schichtdicke und eine evtl. erforderliche Faserverstärkung der Schicht bestimmen.
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Für die Sanierung der typischerweise korrodierten Bereiche ist nach Abtrocknung und Reinigung der Stahlkonstruktion zunächst eine Erneuerung der Korrosionsschutzschicht notwendig. Danach erfolgt das Aufbringen der Schicht aus dem Elastomer. Bevorzugt wird daher vor dem Aufbringen der Schicht aus Elastomer eine wasser- und luftundurchlässige Schicht auf die Stahlkonstruktion aufgebracht. Dies ist typischerweise eine Polymerschicht, insbesondere eine Polyisobutylen-Schicht. In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante wird diese wasser- und luftundurchlässige Schicht in Form von Polymerfolien aufgebracht. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung kann diese Korrosionsschutzschicht auch durch Spritzen in ein Formwerkzeug aufgebracht werden. Dazu werden die zu ummantelnden Bereiche der Stahlkonstruktion mit einem Formwerkzeug umschlossen, das die Stahlrohre umschließt und nach unten dicht abschließt, wobei nach Montage des Formwerkzeugs das Material der Korrosionsschutzschicht, nämlich eine Polymermasse in diese Form gegeben, insbesondere gespritzt wird. Alternativ kann die Korrosionsschutzschicht auch durch Aufspritzen, Auftragen oder Aufrollen aufgebracht werden.
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Die Elastomerschicht wird bevorzugt beispielsweise durch Aufbringen von Folien mit darauf angeordneten Elastomeren, insbesondere Polyurethan aufgebracht. In einer alternativen, besonders bevorzugten Ausführungsform werden die zu ummantelnden Bereiche der Stahlkonstruktionen mit einem Formwerkzeug umschlossen, das die Stahlrohre umschließt und nach unten dicht abschließt, wobei nach Montage des Formwerkzeugs das Material der elastischen Schicht in dieses Formwerkezug gegeben wird und dort härtet. Dieses Verfahren ist insbesondere bei der Sanierung von Offshore-Windenergieanlagen vor Ort besonders gut durchführbar, da durch dieses Formwerkzeug ein Schutz gegeben ist. Dieses Verfahren ist insbesondere noch in Kombination mit dem Aufbringen der Korrosionsschutzschicht mit einem entsprechenden Formwerkzeug geeignet. Es müssen dann also zwei verschiedene Formen mit unterschiedlichen Durchmessern bereitgehalten werden, wobei in einem ersten Schritt die Korrosionsschutzschicht mit einem Formwerkzeug aufgebracht wird und in einem zweiten Schritt dann die Elastomerschicht in einem zweiten Formwerkzeug mit einem größeren Hohlraum zwischen die Korrosionsschutzschicht und der Wand des zweiten Formwerkzeugs eingespritzt wird.
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Die Herstellung der Elastomerschicht erfolgt dabei bevorzugt durch eine Mischung aus Polyolen, Diisocyanaten und Verarbeitungshilfsmitteln. Die Komponenten werden von Hand oder maschinell vermischt und dann in das Formwerkzeug eingebracht. Geeignete Materialien sind derzeit im Handel unter den Handelsnamen Biresin 1305 der Firma Sika, Biresin 1404 der Firma Sika oder Cellasto der Firma BASF zu finden. Das Härten der Elastomerschicht wird bevorzugt durch die Steuerung einer Heizung in dem Formwerkzeug gesteuert. Eine derartige Heizungssteuerung kann sowohl bei der aufzubringenden Polymerschicht für die Korrosionsschutzschicht als auch bei dem Elastomer verwendet werden.
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Bevorzugt wird das Befüllen der Form durch Anlegen eines Vakuums an das Innere des Formwerkzeugs unterstützt. Das Formwerkzeug wird dabei günstigerweise von oben oder auch von unten befüllt. Alternativ kann die Befüllung auch durch spezielle Befüllöffnungen seitlich erfolgen, durch die das Elastomer oder auch das Polymer für die Korrosionsschutzschicht, je nach verwendeter Form, eingespritzt wird.
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Nachdem die Elastomerschicht ausgehärtet ist, wird die Form entfernt und die Schiffsanlegestelle ist einsatzfertig.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
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1: eine Offshore-Windkraftanlage mit einem anlandenden Schiff;
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2: eine Draufsicht auf einen unteren Teil der Windkraftanlage mit einer Schiffsanlegestelle;
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3: eine Querschnittansicht gemäß 2; und
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4: eine Schnittansicht eines Teils der Stahlkonstruktionen der Schiffsanlegestelle.
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In 1 sind Offshore-Windkraftanlagen 1 dargestellt. Diese weisen einen Turm 3 auf, wobei an dem Turm 3 typischerweise eine untere Plattform 2 vorgesehen ist, die über eine Aufstiegshilfe 5, insbesondere eine Leiter zu erreichen ist. Diese Aufstiegshilfe 5 ist Teil einer Schiffsanlegestelle 4, wobei die Schiffsanlegestelle 4 einen Kontaktbereich 7 zur Berührung mit einem hier dargestellten Schiff 6 aufweist und sich von dort bis mindestens zur unteren Plattform 2 erstreckende Aufstiegshilfen 5, insbesondere in Form von Leitern aufweist. Der untere Teil des Turms 3 ist typischerweise bis zur unteren Plattform 2 mit einer Korrosionsschutzschicht, insbesondere aus Polyisobutylen, versehen. Im Kontaktbereich 7 der Schiffsanlegestelle 4 kommt es dabei typischerweise immer wieder zu mechanischen Beschädigungen der Korrosionsschutzschicht durch das Anfahren mit dem Schiff 6.
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In 2 ist eine Teilansicht des Turms 3 mit der Schiffsanlegestelle 4 bestehend aus Stahlkonstruktionen 8 und der Aufstiegshilfe 5 dargestellt. Die Stahlkonstruktion 8, hier insbesondere zwei sich vertikal erstreckende Stahlrohre, zwischen denen nach hinten, also in Richtung Turm 3 versetzt, die Leiter als Aufstiegshilfe 5 angeordnet ist, sind fest mit dem Turm 3 verbunden. Ein Teil der vertikalen Rohre der Stahlkonstruktion 8 wird auch als Kontaktbereich 7 bezeichnet, in dem das anliegende Schiff 6 typischerweise in Berührung mit der Schiffsanlegestelle kommt. Dieser Teil ist erfindungsgemäß mit einem Elastomer 10 bzw. mit einer Schicht aus einem Elastomer 10 ummantelt, die so dick ist, dass die Aufprallenergie der Schiffe mindestens teilweise aufgenommen wird. Insbesondere wird die Aufprallenergie der Schiffe zu mindestens 50% aufgenommen.
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3 stellt eine Seitenansicht gemäß 2 dar und zeigt noch einmal einen Teil des Turms 3 mit der daran angeordneten und festverbundenen Schiffsanlegestelle 4. Die Aufstiegshilfe 5 ist nicht unmittelbar mit dem Turm 3, sondern mit den Stahlkonstruktionen 8, hier den vertikalen Rohren der Schiffsanlegestelle 4 verbunden.
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In 4 ist ein Querschnitt durch eine solche Stahlkonstruktion 8 im Bereich des Kontaktbereichs 7 dargestellt. Hier wird dargestellt, dass auf der Stahlkonstruktion 8 zunächst die Korrosionsschutzschicht 9 aufgebracht ist und auf dieser dann die wesentlich dickere, bevorzugt um den Faktor 10 und mehr dickere Schicht aus dem Elastomer 10 aufgebracht ist.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010004077 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 34 [0006]
- ISO 527 [0006]
