DE102022133426A1

DE102022133426A1 - Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windkraftanlage, und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102022133426A1
Application number: DE102022133426.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dörfeldt; Nikolaj Imwalle
Original assignee: Joerss Blunck Ordemann GmbH
Current assignee: Joerss Blunck Ordemann GmbH
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2022-12-15
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Schwimmende Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen (10), werden an ihrem Einsatzort auf See verankert. Sie verfügen über schwimmende Fundamente (14), die bisher nach schiffbaulicher Art individuell hergestellt werden. Das verteuert die schwimmenden Fundamente (14) für Offshore-Windkraftanlagen (10) und andere Offshore-Anlagen.Die Erfindung sieht es vor, die schwimmenden Fundamente (14) aus Rohren zu bilden, die hergestellt werden nach dem Vorbild von Rohren für Türme, Gründungsstrukturen und anderen Komponenten von Offshore-Anlagen beliebiger Art. Dadurch lassen sich die schwimmenden Fundamente (14) kostengünstig aus Rohren bekannter Bauart und Abmessungen durch Nachbau derselben bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Offshore-Anlage, insbesondere eine Offshore-Windkraftanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 15, und ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16
Offshore-Anlagen, wie Ölförderanlagen, Gasförderanlagen, Bohrgeräte, Umspannstationen und insbesondere Offshore-Windkraftanlagen, sind solche, die auf See vor allem in küstennahen Gewässern betrieben werden.
Die Offshore-Anlagen werden in einer vorgegebenen Position auf See installiert. Diese Installation erfolgt mit in den Meeresboden eingelassenen bzw. eingerammten Pfahlgründungen bzw. Gründungsstrukturen oder mit schwimmenden Fundamenten, die in der vorgesehenen Position von Ankern gehalten werden. Die Erfindung bezieht sich auf Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen, mit verankerten schwimmenden Fundamenten, die im Fachjargon als „floating structures“ bezeichnet werden.
Bekannt sind schwimmende Fundamente für insbesondere Offshore-Windkraftanlagen, die ein oder mehrere Schwimmer aufweisen, die aus speziell gestalteten schiffbaulichen Komponenten gebildet sind. Solche Schwimmer müssen individuell von Werften oder werftähnlichen Betrieben hergestellt werden. Das macht bekannte schwimmende Fundamente von Offshore-Anlagen kostenintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Offshore-Anlage, insbesondere eine Offshore-Windkraftanlage, zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und sich insbesondere auch einfach am Einsatzort errichten lässt sowie ein entsprechendes Verfahren.
Eine Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windkraftanlage, zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Eine solche Offshore-Windkraftanlage verfügt über einen Turm und mindestens ein dieses tragendes schwimmendes Fundament sowie Mittel, insbesondere Anker, zum Verankern eines schwimmenden Fundaments. Bei Offshore-Anlagen mit mehreren Türmen ist jedem Turm mindestens ein eigenes schwimmendes Fundament zugeordnet. Bei solchen Offshore-Anlagen mit einem einzigen Turm oder mehreren Türmen ist vorgesehen, dass das einzige schwimmende Fundament oder jedes schwimmende Fundament aus mehreren miteinander verbundenen Rohren, vorzugsweise sogenannten Großrohren besteht, die zumindest größtenteils solchen Rohren entsprechen, die auch zur Bildung des mindestens einen Turms der Offshore-Anlage verwendet werden.
Das oder das jeweilige schwimmende Fundament kann aber auch aus Rohren bestehen, die mindestens größtenteils anderen Strukturen entsprechen. Vorzugsweise handelt es sich bei den anderen Strukturen um Türme, Säulen (Mono-Piles) und/oder Gründungsstrukturen (Tripods) anderer Offshore-Anlagen. Auf diese Weise können die Rohe der schwimmenden Fundamente von Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen, Nachbauten schon zu anderen Zwecken konstruierter und hergestellter Rohre sein. Das erübrigt individuell konstruierte und schiffbaulich auf insbesondere Werften hergestellte schwimmende Fundamente. Statt dessen können erfindungsgemäß geometrisch einfache rohrartige Komponenten von bestehenden Strukturen, vor allem Offshore-Anlagen, zur Bildung schwimmender Fundamente übernommen werden. Das vereinfacht die erfindungsgemäße Offshore-Anlage und verringert ihre Herstellkosten.
Die Rohre zur Bildung des mindestens einen schwimmenden Fundaments der Offshore-Anlage sind bevorzugt sogenannte Großrohre zylindrischer oder zumindest größtenteils zylindrischer Geometrie. Solche Rohre können über ihre ganze Länge einen gleichen Durchmesser oder etwa einen gleichen Durchmesser aufweisen. Es sind aber auch Rohre denkbar, die im Verlauf ihrer Länge unterschiedliche Durchmesser aufweisen, indem sie in ihrer Längsrichtung abgestuft und/oder eingeschnürt sind durch aufeinanderfolgende zylindrische Rohre oder Rohrabschnitte unterschiedlicher Durchmesser. Beispielsweise können die Durchmesser der zylindrischen Rohre an wenigstens einem Ende geringer sein als im mittleren Bereich oder der mittlere Bereich des jeweiligen Rohrs kann durch einen Rohrabschnitt geringeren Durchmessers eine Einschnürung aufweisen. Auch ist es denkbar, die zylindrischen Rohre ganz oder teilweise verjüngt auszubilden, indem ihre Durchmesser zu einem Ende stufenlos kontinuierlich abnehmen. So können als Rohre solche Rohre verwendet werden, die auch dazu dienen, um den mindestens einen Turm der Offshore-Anlage herzustellen. Dann werden diejenigen Rohre, die zur Bildung des mindestens einen schwimmenden Fundaments der Offshore-Anlage benötigt werden, mehrfach hergestellt.
Die zur Herstellung der mindestens einen schwimmenden Gründung der erfindungsgemäßen Offshore-Anlage benötigten Rohre entsprechen solchen sogenannten Großrohren, die vorzugsweise über Durchmesser bis zu 10.000 mm, vorzugsweise 6.000 mm bis 10.000 mm, verfügen und/oder deren Wandstärken bis zu 100 mm, vorzugsweise 60 mm bis 100 mm, betragen und/oder deren Längen bis zu 60.000 mm betragen, vorzugsweise zwischen 10.000 mm und 60.000 mm liegen, wobei solche Rohre vorzugsweise aus mehreren hintereinander angeordneten und zusammengeschweißten Rohrabschnitten gebildet sind. Es gibt rohrartige Komponenten für andere Offshore-Anlagen, und zwar deren Türme oder auch Gründungsstrukturen, die über solche Abmessungen verfügen. Deshalb brauchen nur diese Rohre von schon realisierten Offshore-Anlagen, insbesondere anderen Offshore-Anlagen, nachgebaut zu werden, um Rohre zu erhalten, aus denen quasi nach dem Baukasten-Prinzip das mindestens eine schwimmende Fundament der erfindungsgemäßen Offshore-Anlage hergestellt wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Offshore-Anlage zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist es vorgesehen, dass das mindestens eine schwimmende Fundament aus einer zentralen Säule, mindestens drei mit Abstand um die zentrale Säule herum angeordneten äußeren Säulen und jeweils einem rohrartigen Arm zur Verbindung einer äußeren Säule mit der zentralen Säule gebildet ist. Die gegenüberliegenden Enden der rohrartigen Arme sind mit den äußeren Säulen und der inneren Säule verbunden, insbesondere dauerhaft und unlösbar fest verbunden. Dadurch entsteht eine oder eine jeweilige das schwimmende Fundament bildende dreidimensionale Struktur.
Eine vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeit der Offshore-Anlage besteht darin, die zentrale Säule mit zu ihr weisenden Enden der Arme, vorzugsweise aller Arme, und/oder die äußeren Säulen mit zu ihnen weisenden Enden der Arme durch Knotenkörper zu verbinden. Die Knotenkörper schaffen eine indirekte Verbindung der Arme mit den äußeren Säulen und/oder der zentralen Säule. Die Knotenkörper ersetzen ein direktes Verbinden der zueinander zugerichteten Enden der Arme mit der zentralen Säule und/ oder der äußeren Säulen mit den Armen. Aufgrund der Knotenkörper ist es nicht erforderlich, die Enden beispielsweise der Arme an der zentralen Säule und/oder den äußeren Säulen anzuschweißen. Dadurch ist es auch nicht mehr erforderlich, die stirnseitigen Enden der Arme an die Außendurchmesser der zentralen Säule und/oder der äußeren Säulen anzupassen, damit zum Verschweißen die Enden der Arme mit dem Verlauf der Außenwandung der zentralen Säule und/oder der jeweiligen äußeren Säulen korrespondieren.
Bevorzugt ist es vorgesehen, die Knotenkörper so auszubilden, dass im jeweiligen Knotenkörper Endbereiche der zentralen Säule und der damit zu verbindenden Arme, vorzugsweise aller Arme, eingebettet sind. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass in jeweils einem Knotenkörper ein Endbereich einer äußeren Säule und ein Endbereich eines mit der jeweiligen äußeren Säule zu verbindenden Arms eingebettet sind. Durch diese vorzugsweise vollständige Einbettung wird eine mindestens kraftschlüssige Verbindung der Arme mit den äußeren und/oder der inneren Säule durch das Material der Knotenkörper geschaffen.
Bevorzugt ist es vorgesehen, die Endbereiche der inneren Säule und/oder der äußeren Säule und/oder der Arme mittels der Knotenkörper nicht nur kraftschlüssig, sondern auch formschlüssig zu verbinden und/oder kraftschlüssig und auch formschlüssig in den Knotenkörpern einzubetten. Insbesondere sind die zu verbindenden Endbereiche der jeweiligen Säule und jedes dieser zugeordneten Arms vollständig in den Knotenkörpern eingebettet.
Zum vorstehend genannten Zweck können beispielsweise die in die Knotenkörper einzubettenden Endbereiche der Arme, der äußeren Säulen und/oder der inneren Säule gelocht sein, so dass das Material der Knotenkörper ins Innere der genannten Endbereiche gelangen kann. Dadurch entsteht auch eine formschlüssige Verbindung der Endbereiche der Arme mit den äußeren Säulen und/oder der inneren Säule.
Es ist auch denkbar, vorzugsweise am Außenumfang der zu verbindenden Endbereiche der Arme, der äußeren Säulen und/oder der inneren Säule Vorsprünge, beispielsweise nach außen abstehende Platten oder Stangen, anzubringen. Solche Vorsprünge sind derart ausgebildet und am Außenumfang der Arme, der äußeren Säulen und/oder der inneren Säule dauerhaft durch vorzugsweise Schweißen und/oder Schrauben befestigt, dass sie nach dem Einbetten in das Material der Knotenkörper einen Formschluss mit den Armen, den äußeren Säulen und/oder der inneren Säule herbeiführen. Dadurch kommt eine zuverlässige dauerhafte und unlösbare Verbindung zwischen den Knotenkörpern und den darin eingeschlossenen Endbereichen der Arme, der äußeren Rohre und/oder des inneren Rohrs zustande. Diese Verbindung kann so als starre und zerstörungsfrei nicht mehr lösbare dauerhafte Verbindung bezeichnet werden. Auch kommt so eine Verbindung der inneren Säule mit den Armen und/oder der äußeren Säulen mit den Armen zustande, die als im Wesentlichen starr bezeichnet werden kann. Diese Verbindung hat festigkeitsmäßig durch entsprechende Bemessung und Ausgestaltung der Knotenkörper die gleichen Eigenschaften wie entsprechende direkte Schweißverbindungen zwischen den äußeren Rohren und den Armen und/oder dem inneren Rohr und den Armen.
Bevorzugt ist es vorgesehen, die Knotenkörper als Gusskörper auszubilden. Solche Knotenkörper lassen sich einfach durch Herumgießen um die zu verbindenden Endbereiche der Arme, der zentrale Säule und/oder der äußeren Säulen bilden.
Der Gusskörper ist insbesondere aus Beton gebildet. Dabei kann es sich um Beton mit einer Bewehrung bzw. Armierung handeln. Vorzugsweise ist eine solche Bewehrung oder Armierung aus Stahl gebildet. Es kann sich beim zur Bildung der Gusskörper handelnden Beton auch um Polymerbeton oder Faserbeton handeln. Denkbar wäre es auch, die Gusskörper aus Stahlguss oder Grauguss zu bilden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die zentrale Säule des schwimmenden Fundaments an ihrem oberen Ende mit einem unteren Ende des Turms fest verbunden ist. Diese Verbindung kann durch Schrauben und/oder Schweißen erfolgen.
Ein Verbindungsbereich des unteren Endes des Turms mit dem oberen Ende der zentralen Säule befindet sich über Wasser. Dazu ragt die zentrale Säule zum Teil, vorzugsweise mit 10% bis 60% ihrer Gesamtlänge, nach oben aus dem Wasser heraus und bildet so einen unteren Teil des Turms oder einen unteren Turmfortsatz.
Alternativ kann die zentrale Säule von einem unteren Teilbereich des Turms gebildet sein. Dadurch entfällt die Verbindung des Turms mit der zentralen Säule.
Vorzugsweise sind auch die äußeren Säulen mit einem oberen Teil nicht im Wasser eingetaucht. Beispielsweise ragen die äußeren Säulen soweit aus dem Wasser heraus, dass sie sich nur mit 90% bis 50% ihrer Länge unter Wasser befinden. Idealerweise ragen alle gleichmäßig auf einem Teilkreis verteilt mit Abstand um die zentrale Säule herum angeordneten äußeren Säulen gleich weit aus dem Wasser heraus. Auf diese Weise bilden die oberen Enden der äußeren Säulen eine sichtbare Begrenzung der äußeren Abmessungen des mindestens einen schwimmenden Fundaments. Außerdem können die aus dem Wasser herausragenden oberen Enden der äußeren Säulen genutzt werden für sichtbare Verbindungen von Ankerseilen bzw. Ankerketten zur Verankerung des mindestens einen oder jeweiligen schwimmenden Fundaments am Einsatzort der Offshore-Anlage.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des mindestens einen schwimmenden Fundaments der Offshore-Anlage sind alle die äußeren Säulen mit der zentralen Säule verbindenden rohrförmigen Arme vollständig unter Wasser angeordnet. Die rohrförmigen Arme können sowohl horizontal verlaufen oder gegenüber der Horizontalen leicht geneigt sein. Diese Neigung kann bis zu 20° betragen. Die geneigten rohrförmigen Arme verlaufen dann vorzugsweise zur zentralen Säule hin ansteigend. Die rohrförmigen Arme können zylindrisch mit über die gesamte Länge gleichen Durchmessern ausgebildet sein, aber auch leicht verjüngend, wobei sie sich vorzugsweise zu den äußeren Säulen hin verjüngen.
Die rohrförmigen Arme können genauso gebildet sein wie Abschnitte des Turms der Offshore-Anlage, insbesondere unteren Abschnitten derselben. Dann werden zur Bildung solcher Arme die entsprechenden Abschnitte des Turms mehrfach hergestellt, beispielsweise drei weitere Rohre für die drei Arme des schwimmenden Fundaments. Die Arme können aber auch Nachbauten von ausgewählten Komponenten bestehender anderer Offshore-Anlagen sein.
Die Innenräume der Säulen und der Arme zur Bildung des schwimmenden Fundaments sind wasserdicht ausgebildet oder wasserdicht gemacht durch verschlossene Stirnseiten. Die Innenräume mindestens einiger Säulen und Arme können untereinander verbunden sein bzw. zusammenhängen zur Bildung eines durchgehenden Innenraums. Ein solcher zusammenhängender Innenraum kann genutzt werden zur Unterbringung von Leitungen, Geräten und sonstigen für den Betrieb und/oder die Versorgung der Offshore-Anlage benötigten Komponenten. Es ist möglich, die Innenräume der Arme, der äußeren Säulen und/oder der zentralen Säule wenigstens in den in den Knotenkörpern eingebetteten Endbereichen auszugießen. Vorzugsweise verfügen dazu die Endbereiche über Durchbrüche, durch die das Gießmaterial zur Bildung der Knotenkörper ins Innere der Endbereiche fließen kann.
Die Verankerung des mindestens einen schwimmenden Fundaments der Offshore-Anlage erfolgt durch mindestens den äußeren Säulen zugeordnete und hiermit fest verbundene Ankerseile, Ankerketten oder dergleichen. Sofern insbesondere Ankerketten von ihrem Gewicht und der Länge nicht allein ausreichen, um die Offshore-Anlage zuverlässig an ihrem Einsatz- und Betriebsort zu halten, ist es vorgesehen, mit freien Enden aller oder mindestens einiger Ankerseile oder -ketten Anker und/oder Gewichte zu verbinden, die auf dem Meeresgrund aufliegen oder mindestens teilweise im Meeresboden eingegraben sind. Die Ankerseile bzw. -ketten und die Anker oder Gewichte sind so bemessen, dass sie dauerhaft und zuverlässig die Offshore-Anlage in der ihr zugewiesenen Position auf See halten.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeit der Verankerung ist es vorgesehen, dass die Ankerseile und/oder Ketten von der jeweiligen äußeren rohrartigen Säule radialgerichtet nach außen verlaufen. Die Ankerseile und/oder Ankerketten sind dann sternartig um den Turm der Offshore-Anlage herum und/oder um das jeweilige schwimmende Fundament herum angeordnet zum sicheren Halt der Offshore-Anlage am Betriebsort. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Anker oder Gewichte um ein Mehrfaches weiter von der jeweiligen äußeren Säule beabstandet sind als diese von der zentralen Säule beabstandet ist.
Eine weitere Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windkraftanlage, zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 15 auf. Hierbei kann es sich auch um eine bevorzugte Weiterbildung der Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windkraftanlage, gemäß den vorangegangenen Ansprüchen handeln.
Der Anspruch 15 sieht es vor, dass die äußeren Säulen im mittleren Bereich über eine umlaufende Einschnürung verfügen. Dadurch weist der mittlere Bereich der äußeren Säulen im Gegensatz zu den daran beidseitig angrenzenden äußeren Endbereichen der äußeren Säulen einen geringeren Durchmesser auf. Durch die mittige Einschnürung erzeugen die mittleren Bereiche der äußeren Säulen weniger Auftrieb. Das führt zu einem besseren dynamischen Verhalten des schwimmenden Fundaments, vorzugsweise einer besseren Dämpfung des Ein- und Austauchverhaltens bei Wellengang. Die im Durchmesser größeren Endbereiche der Säulen verfügen über einen größeren Auftrieb. Diejenigen äußeren Säulen, die durch beispielsweise eine Krängung der Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windkraftanlage, momentan tiefer in das Wasser eingetaucht sind, können dadurch rascher wieder auftauchen. Das verbessert vor allem die Stabilität der Offshore-Anlage bzw. Offshore-Windkraftanlage.
Ein Verfahren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe gemäß dem Anspruch 16 sieht es vor, schwimmende Fundamente für Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen, aus Rohren zu bilden. Als Rohre für schwimmende Fundamente werden dabei solche Rohre verwendet, die sogenannten Großrohren von Strukturen für andere Zwecke, vorzugsweise Strukturen von Offshore-Anlagen, entsprechen. Zur Bildung der schwimmenden Fundamente können so Nachbauten bestehender Rohre, insbesondere Großrohre, verwendet werden. Insbesondere handelt es sich dabei um Rohre bzw. Großrohre anderer Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen. Das vereinfacht die Entwicklung und Herstellung von schwimmenden Fundamenten für Offshore-Windkraftanlagen oder andere Offshore-Anlagen, weil bestehende Strukturen lediglich nachgebaut zu werden brauchen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer schwimmenden Offshore-Anlage, nämlich einer Offshore-Windkraftanlage mit nur einem Turm,
2 eine Seitenansicht in Richtung II der Offshore-Windkraftanlage gemäß der 1,
3 eine Seitenansicht in Richtung III der Offshore-Windkraftanlage der 1,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer schwimmenden Offshore-Anlage in einer Darstellung analog zur 1,
5 eine vergrößerte Einzelheit V aus der 4, nämlich ein Vertikalschnitt durch einen Knotenkörper,
6 eine perspektivische Ansicht einer Barge zum schwimmenden Transport der Rohre zur Bildung eines schwimmenden Fundaments der Offshore-Windkraftanlage vom Herstellungsort zum Ort der Errichtung der Offshore-Windkraftanlage, und
7 einen sich über dem Wasserspiegel befindenden Teil einer Offshore-Anlage, nämlich einer Offshore-Umspannanlage, mit vier Türmen.

Die 1 bis 3 zeigen eine als Offshore-Windkraftanlage 10 ausgebildete Offshore-Anlage.
Die Offshore-Windkraftanlage 10 verfügt über einen einzigen Turm 11 (Monopile). Der Turm 11 kann zylindrisch, aber auch leicht zum oberen Ende hin verjüngt sein. Gebildet ist der Turm 11 aus mehreren aufeinanderfolgenden Rohren, die an ihren benachbarten Enden miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch Schweißen. Am oberen Ende des Turms 11 befindet sich eine Gondel 12, an der um eine mittige Achse drehbar ein Rotor 13 gelagert ist.
Die Offshore-Windkraftanlage 10 ist schwimmend ausgebildet. Dazu verfügt die gezeigte Offshore-Windkraftanlage 10 über ein schwimmendes Fundament 14. Dieses schwimmende Fundament 14 ist zumindest größtenteils, vorzugsweise vollständig, aus Rohren gebildet. Wenigstens einige oder bestimmte Rohre können den zur Bildung des Turms 11 dienenden Rohren entsprechen. Dann sind alle oder zumindest einige Rohre zur Bildung des schwimmenden Fundaments 14 genauso oder wenigstens annähernd genauso ausgebildet wie bestimmte Rohre zur Bildung des Turms 11 und/oder so hergestellt, wie ausgewählte Rohre des Turms 11. Es ist aber auch denkbar, dass alternativ oder zusätzlich alle oder bestimmte Rohre zur Bildung des schwimmenden Fundaments 14 für andere Offshore-Anlagen verwendete Rohre, vorzugsweise Großrohren, entsprechen und genauso bemessen und/oder hergestellt sind. Auch kommen Großrohre anderer Strukturen, auch ohne Bezug auf Offshore-Einsätze, in Betracht. Vor allem können die Rohre zur Bildung des schwimmenden Fundaments 14 auch von Offshore-Anlagen übernommen sein, die mit einer Pfahlgründung im Meeresboden 15 verankert sind oder deren Türme 11 mit Gründungsstrukturen, beispielsweise sogenannte Tripods, und/oder Gründungspfählen und diesen zugeordneten Pfahlhülsen mit dem Meeresboden 15 verankert sind. Dann sind alle oder wenigstens ein Großteil der Rohre des schwimmenden Fundaments 14 der Offshore-Windkraftanlage 10 im Wesentlichen genauso bemessen und hergestellt wie Rohre anderer Offshore-Anlagen, die durch Pfahlgründungen, Tripods oder sonstigen Gründungsstrukturen einschließlich Gründungspfählen mit dem Meeresboden 15 verbunden sind. Vorzugsweise alle Rohre zur Herstellung des schwimmenden Fundaments 14 sind dann sozusagen Nachbauten von Rohren entsprechender rohrartiger Komponenten der Offshore-Windkraftanlage 10 und/ oder anderer Offshore-Anlagen.
Die Rohre für das schwimmende Fundament 14 werden hergestellt wie Rohre des Turms 11 der Offshore-Windkraftanlage 10 oder beliebiger anderer Offshore-Anlagen, und zwar als Nachbauten derselben mit gleichen oder vergleichbaren Abmessungen, wobei die zur Herstellung des schwimmenden Fundaments 14 benötigten nachgebauten Rohre so hergestellt sind wie die Rohre von Offshore-Anlagen, die zur Bildung des schwimmenden Fundaments 14 von bereits ausgeführten Offshore-Anlagen übernommen werden. Dabei werden die zur Herstellung des schwimmenden Fundaments 14 benötigten und/oder vorgesehenen Rohre gezielt baukastenartigen ausgesucht aus einem Portfolio von Rohren, vorzugsweise Großrohren, bereits konzipierter und/oder realisierter Strukturen mit Großrohren, vor allem Offshore-Anlagen, einschließlich Offshore-Windkraftanlagen.
Es werden zylindrische Rohre und/oder sich leicht verjüngende kegelstumpfartige Rohre für das schwimmende Fundament 14 verwendet. Diese Rohre weisen Durchmesser im Bereich von 6.000 mm bis 10.000 mm auf. Die Wandstärken liegen zwischen 60 mm und 100 mm. Die Längen der Rohre können bis 60.000 mm betragen, wobei bevorzugt solche Rohre aus hintereinanderliegend zusammengeschweißten Rohrabschnitten oder -stücken gebildet sind.
Das in den 1 bis 3 gezeigte schwimmende Fundament 14 verfügt über eine aufrechte zentrale Säule 16, drei untereinander gleiche aufrechte äußere Säulen 17 und drei ebenfalls gleiche horizontale oder leicht geneigte Arme 18. Die Säulen 16, 17 und die Arme 18 sind vorzugsweise allesamt aus den vorstehend erläuterten Rohren gebildet, die ausgewählten Rohren des Turms 11 der gezeigten Offshore-Windkraftanlage 10 und/oder Teilen von Türmen oder sonstiger Strukturen, insbesondere Gründungsstrukturen (z.B. Tripods) anderer Offshore-Windkraftanlagen 10 entsprechen, nämlich diesen nachgebaut sind.
Die zentrale Säule 16 ist in einem Verbindungsbereich 19 mit ihrem oberen Ende mit einem unteren Ende des Turms 11 verbunden. Diese Verbindung geschieht durch Schweißen und/oder Schrauben. Die zentrale Säule 16 verlängert so den Turm 11 der Offshore-Windkraftanlage 10 in Richtung des Wassers. Der Verbindungsbereich 19 befindet sich mit geringem Abstand über dem Wasserspiegel 20. Die Länge der zentralen Säule 16 ist so bemessen, dass sich diese teilweise, beispielsweise um 40% bis 60% ihrer Länge, unter Wasser befindet.
Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen drei äußeren Säulen 17 sind mit Abstand gleichmäßig um die zentrale Säule 16 herum angeordnet, wobei die Längsmittelachsen der zentralen Säule 16 und der äußeren Säulen 17 allesamt aufrecht und parallel zueinander verlaufen. Dabei liegen die Längsmittelachsen der äußeren Säulen 13 auf einem die zentrale Säule 16 konzentrisch umgebenden Teilkreis. Der Radius dieses Teilkreises entspricht der ein- bis zweifachen Länge der äußeren Säulen 17 und im gezeigten Ausführungsbeispiel auch der zentrale Säulen 16, die etwa über die gleiche Länge verfügt wie die äußeren Säulen 17.
Auch die drei vorzugsweise gleich ausgebildeten äußeren Säulen 17 sind teilweise im Wasser eingetaucht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die äußeren Säulen 17 genauso weit ins Wasser eingetaucht wie die zentrale Säule 16. Dabei verschwindet etwa die halbe Länge der äußeren Säulen 17 im Wasser, so dass sich die Hälfte der äußeren Säulen 17 unter Wasser befindet. Es ist auch denkbar, dass sich zumindest die äußeren Säulen 17 mehr oder weniger weit unter Wasser befinden, beispielsweise mindestens 30% ihrer Länge und maximal 90% ihrer Länge.
Alle drei gleich ausgebildeten Arme 18 des schwimmenden Fundaments 14 befinden sich vollständig unter Wasser, also mit Abstand unter dem Wasserspiegel 20. Gegenüberliegende Enden jedes Arms 18 sind mit unteren Endbereichen 21 der Säulen 16 und 17 durch vorzugsweise Schweißen fest verbunden. Diese Verbindung erfolgt mit der Mantelfläche der unteren Endbereiche 21 der zentralen Säule und der äußeren Säulen 17. Dabei sind die Arme 18 so tief angeordnet, dass ihre tiefsten Stellen im Bereich verschlossener unterer Stirnseiten 22 der zentralen Säule 16 und der äußeren Säule 17 liegen, vorzugsweise hiervon geringfügig beabstandet sind, so dass die Enden der Arme 18 ringsherum mit der Mantelfläche der unteren Endbereiche 21 der zentralen Säule 16 und der äußeren Säulen 17 verschweißt werden können. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen alle drei gleich ausgebildeten zylindrischen rohrförmigen Arme 18 horizontal, und zwar ausgehend von der zentralen Säule 16 sternförmig zur jeweiligen äußeren Säule 17. Dadurch sind alle drei Arme 18 mit der zentralen Säule 16 verbunden, während ein gegenüberliegendes außenliegendes Ende jedes Arms 18 mit jeweils einer äußeren Säule 17 verbunden ist.
Das in den 1 bis 3 gezeigte schwimmende Fundament 14 stellt nur ein Beispiel zur Realisierung der Erfindung dar. Die Erfindung lässt sich auch mit anders gestalteten schwimmenden Fundamenten 14 realisieren. Beispielsweise kann die Anzahl und Anordnung der äußeren Säulen 17 vom gezeigten schwimmenden Fundament 14 abweichen. Auch können die Arme 18 andere Verläufe aufweisen, indem beispielsweise ihre Längsmittelachsen nicht horizontal, sondern leicht geneigt verlaufen. Solch eine Neigung ist vorzugsweise so getroffen, dass die Arme 18 zu den äußeren Säulen 17 hin leicht abwärts verlaufen.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Hohlräume der zentralen Säule 16, der äußeren Säulen 17 und der Arme 18 miteinander verbunden sind zur Bildung eines zusammenhängenden Hohlraums im schwimmenden Fundament 14. Ein solcher gemeinsamer Hohlraum kann zur Unterbringung von Leitungen und Geräten der Offshore-Windkraftanlage 10 dienen, aber auch als Stauraum für beispielsweise Werkzeug oder Ersatzteile. Der gemeinsame Hohlraum kann gegebenenfalls durch verschließbare Öffnungen in einzelne Teilräume unterteilt werden. Solche verschließbaren Öffnungen befinden sich zumindest an einem Ende einiger oder aller Arme 18. Jedoch ist es auch möglich, die Innenräume der Rohre zur Bildung der zentralen Säule 16, der äußeren Säulen 17 und/oder der Arme 18 dauerhaft voneinander zu trennen.
Die in den 1 bis 3 gezeigte Offshore-Windkraftanlage 10 ist an ihrem Einsatzort verankert. Diese Verankerung kann gemäß Darstellung in den Figuren über das schwimmende Fundament 14 erfolgen. Dazu sind an allen äußeren Säulen 17 Ankerketten 23 oder alternativ auch Ankerseile angeschlagen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ankerketten 23 im Bereich der aus dem Wasser herausragenden oberen Enden der äußeren Säulen 17 angeschlagen. Dadurch ragen die Endbereiche der Ankerketten 23 aus dem Wasser heraus, was die Kontrolle der Ankerketten 23 erleichtert.
Die in den Figuren nicht gezeigten freien Enden der Ankerketten 23 oder Ankerseile, die den mit den äußeren Säulen 17 verbundenen Enden gegenüberliegen, sind mit ebenfalls in den Figuren nicht gezeigten Ankern versehen. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um Gewichtsanker, die ganz oder teilweise im Meeresboden 15 eingegraben sind. Dieses Eingraben kann durch die Gestalt der Anker selbsttätig erfolgen oder aber auch mechanisch. Alternativ ist es auch denkbar, an den äußeren Enden der Ankerketten 23 keine klassischen Anker anzubringen, sondern Gewichte, beispielsweise Betonklötze, die entweder lose auf dem Meeresboden 15 aufliegen und allein durch ihr Gewicht die Enden der Ankerketten 23 halten oder ganz oder zumindest teilweise im Meeresboden 15 eingegraben sind, so dass sie nicht nur durch ihr Gewicht, sondern auch durch Formschluss im Meeresboden 15 die freien Enden der Ankerketten 23 oder Ankerseile halten.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind aus Redundanzgründen jeder äußeren Säule 17 zwei vorzugsweise identische Ankerketten 23 oder Ankerseile zugeordnet. Es ist auch denkbar, dass jeder äußeren Säule 17 nur eine Ankerkette 23 oder nur ein Ankerseil zugeordnet ist oder auch mehr als zwei Ankerketten 23 bzw. Ankerseile. Alle Ankerketten 23 oder auch Ankerseile verlaufen ausgehend von der jeweiligen äußeren Säule 17 sternförmig nach außen. Dadurch ist das schwimmende Fundament 14 ringsherum von Ankerketten 23 oder Ankerseilen nach außen gehalten und/oder abgespannt, wodurch die Offshore-Windkraftanlage 10 von den Ankerketten 23 gleichmäßig in jede Richtung in ihrer Position gehalten wird.
Beim in den Figuren gezeigten schwimmenden Fundament 14 sind alle äußeren Säulen 17 im mittleren Bereich mit einer umlaufenden Einschnürung 25 versehen. Dadurch ist der mittlere Bereich der äußeren Säulen 17 gegenüber äußeren Endbereichen im Durchmesser verringert. Die Endbereiche auf gegenüberliegenden Seiten der Einschnürung 25 weisen beide einen vorzugsweise gleichen zylindrischen Durchmesser auf. Der untere Endbereich 21 verfügt über einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser des ihm zugeordneten Arms 18. Dadurch können die Enden der Arme 18 mittels mindestens einer umlaufenden Schweißnaht wasserdicht mit den unteren Endbereichen 21 der äußeren Säulen 17 verbunden werden.
Die Einschnürung 25 jeder äußeren Säule 17 befindet sich etwa im Bereich des Wasserspiegels 20. Dadurch ist der obere, im Durchmesser gegenüber der Einschnürung 25 vergrößerte Endbereich jeder äußeren Säule 17 bei glatter See nicht im Wasser eingetaucht, indem er aus dem Wasser nach oben herausragt. Bei Wellengang, insbesondere starkem Wellengang mit höheren Wellen, tauchen obere Endbereiche einiger äußerer Säulen 17 abwechselnd mindestens zeitweise und/oder teilweise ins Wasser ein. Weil die oberen Endbereiche der äußeren Säulen 17 wegen ihres größeren Durchmessers gegenüber der jeweiligen Einschnürung 25 über einen größeren Auftrieb verfügen, üben die größeren oberen Endbereiche der äußeren Säulen 17 beim Eintauchen, insbesondere teilweisem Eintauchen, in das Wasser größere Rückstellkräfte auf das schwimmende Fundament 14 aus. Die Folge ist, dass die mit mindestens einem Teil des oberen Endbereichs ins Wasser eingetauchten äußeren Säulen 17 relativ rasch wieder aus dem Wasser auftauchen und dadurch dem schwimmenden Fundamt 14 und demzufolge der gesamte Offshore-Windkraftanlage 10 eine größere Stabilität vor allem bei größerem Wellengang verleihen. Durch die größeren Rückstellkräfte werden die Krängungen des schwimmenden Fundaments 14 und der Offshore-Windkraftanlage 10 auch verringert.
Die Einschnürung 25 jeder äußeren Säule 17 verringert auch das dynamische Verhalten des schwimmenden Fundaments 14, insbesondere bei hohen Wellen. Infolge der durch die jeweilige Einschnürung 25 im mittigen Bereich jeder äußeren Säule 17 hervorgerufene Auftriebsverringerung hat die Einschnürung 25 eine Dämpfung der durch Wellenbewegungen hervorgerufenen Auf- und Abbewegungen der äußeren Säulen 17 zur Folge.
Dadurch tauchen die äußeren Säulen 17 weicher in die Wellen ein, wodurch die Offshore-Windkraftanlage 10 auch bei starkem Seegang ruhiger schwimmt und/oder sich harmonischer verhält.
Die 4 und 5 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel einer Offshore-Windkraftanlage. Dieses unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 gezeigten Offshore-Anlage 10 nur dadurch, dass die gegenüberliegenden Enden der Arme 18 des schwimmenden Fundaments 14 mit der zentralen Säule 16 und den äußeren Säulen 17 mittelbar durch Knotenkörper 31, 32 verbunden sind. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel die Enden der Arme 18 demzufolge nicht mit den äußeren Säulen 17 und der zentralen Säule 16 verschweißt. Im Übrigen entspricht die Offshore-Windkraftanlage der 4 und 5 der Offshore-Windkraftanlage 10 der 1 bis 3. Deswegen werden bei der Darstellung beider Ausführungsbeispiele der Offshore-Windkraftanlage 10 für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern verwendet.
Der 5 ist entnehmbar, wie der Knotenkörper 32 zur mittelbaren Verbindung jeder äußerer Säule 17 mit dem ihr zugeordneten Arm 18 ausgebildet ist. Demnach ist der Knotenkörper 32 von einem vorzugsweise quaderförmigen Gusskörper gebildet. Dazu ist der Gusskörper des jeweiligen Knotenkörpers 32 so bemessen und den zu verbindenden Endbereichen der jeweiligen äußeren Säule 17 und ihres Arms 18 zugeordnet, dass sowohl der Endbereich 33 der äußeren Säule 17 als auch der Endbereich 34 des Arms 18 vollständig im Knotenkörper 32 eingebettet sind. Dabei sind eine Stirnseite 35 der äußeren Säule 17 und eine Stirnseite 36 des Arms 18 ebenfalls vollständig im Gussmaterial des Knotenkörpers 32 eingebettet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Stirnseite 36 des Arms 18 geringfügig von der Mantelfläche des Endbereichs 33 der äußeren Säule 17 entfernt. Es ist aber auch denkbar, dass die Stirnseite 36 des Arms 18 die äußerste Stelle der Mantelfläche des Endbereichs 33 der äußeren Säule 17 berührt und/oder sich hieran abstützt.
In der 5 sind nur beispielhaft und symbolisch dargestellte Vorsprünge 37 an den Endbereichen 33 und 34 der gezeigten äußeren Säule 17 und des ihr zugeordneten Arms 18 dargestellt. Die Vorsprünge 37 dienen dazu, den Endbereich 33 der äußeren Säule 17 und den Endbereich 34 des ihr zugeordneten Arms 18 im Knotenkörper 32 formschlüssig einzubetten und dadurch im Knotenkörper 32 zu verankern. Die Vorsprünge 37 können mit den Außenwandungen der Endbereiche 33 und 34 verschweißt und/oder verschraubt sein. Die Anzahl der Vorsprünge, ihre Abmessungen und ihre Orientierungen können ihren Anforderungen entsprechend variieren und von der Darstellung in der 5 abweichen.
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Endbereiche 33 und 34 der äußeren Säulen 17 und der Arme 18 mit jeweils einer Mehrzahl von Durchbrüchen zu versehen. Die Durchbrüche sind so angeordnet und bemessen, dass durch diese Gussmaterial zur Bildung des Knotenkörpers 32 ins Innere mindestens der Endbereiche 33 und 34 fließen kann. Auch dadurch kommt eine formschlüssige Verankerung zustande.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 5 schneiden die Stirnseiten 35 und 36 jeder äußeren Säule 17 und des damit zu verbindenden Arms 18 die Längsmittelachsen der äußeren Säule 17 und des Arms 18 rechtwinklig. Es ist alternativ aber denkbar, dass die Stirnseiten 35 und 36 schräg, vorzugsweise unter einem Winkel von 45°, zu den Längsmittelachsen der äußeren Säule 17 und des Arms 18 verlaufen. Dadurch können die Stirnseiten 35, 36 dichter zusammenliegen. Das lässt es erforderlichenfalls zu, das Volumen des jeweiligen Knotenkörpers 32 zu verringern. Denkbar ist es auch, die Endbereiche 33 und 34 mit Stahlarmierungen im Inneren des jeweiligen Knotenkörpers 32 zu verbinden, vorzugsweise zu verschweißen.
Die 5 zeigt die Verbindung eines Arms 18 mit einer äußeren Säule 17 durch einen Knotenkörper 32. Auf gleiche Weise kann auch jede andere äußere Säule 17 mit dem ihm zugeordneten Arm 18 durch einen eigenen Knotenkörper 32 verbunden sein. Vorzugsweise ist der Knotenkörper 31 zur Verbindung der zentralen Säule 16 mit allen Armen 18 analog ausgebildet wie der in der 5 gezeigte Knotenkörper 32. Die Abmessungen und die Gestalt des Knotenkörpers 31 kann aber von den Knotenkörpern 32, die vorzugsweise untereinander gleich sind, abweichen.
Es sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen nur die zentrale Säule 16 mit den Armen 18 durch einen Knotenkörper 31 verbunden sind oder nur gegenüberliegende Enden der Arme 18 durch Knotenkörper 32 mit jeweils einer äußeren Säulen 17 verbunden sind.
Gebildet sind die Knotenkörper 31 und/oder 32 aus einem gießfähigen, aushärtbaren Material. Dabei kann es sich um Beton handeln. Das ist im einfachsten Fall reiner Beton. Es kann aber auch Polymerbeton und/oder Faserbeton sein. Der Beton und gegebenenfalls auch Polymerbeton oder Faserbeton können Armierungen und/oder Bewehrungen aus vorzugsweise Stahl aufweisen.
Der Knotenkörper 31 und/oder die Knotenkörper 32 werden hergestellt, indem zunächst die in den jeweiligen Knotenkörper 31, 32 einzubettenden Endbereiche 33, 34 der jeweiligen äußeren Säule 17 und des damit zu verbindenden Arms 18 und/oder der zentralen Säule 16 und der damit zu verbindenden Arme 18 in der vorgesehenen Relativlage zueinander fixiert werden. Anschließend wird eine den äußeren Abmessungen der Knotenkörper 31, 32 entsprechende Schalung um die in der vorgesehenen Relativposition fixierten Endbereiche 33, 34 gebildet. Die Abmessungen der Schalung sind dabei derart, dass die zu verbindenden Endbereiche 33, 34 vollständig von der Schalung umgeben und dadurch auch vollständig im jeweiligen Knotenkörper 31 und/oder 32 eingebettet sind. Bei den in den 4 und 5 gezeigten quaderförmigen Knotenkörpern 31 und 32 hat die Schalung eine entsprechende Quaderform mit zumindest vier Seitenwänden und einer Bodenwandung, so dass die Oberseite offen bleibt. Es kann aber auch eine Deckwandung mit mindestens einem Durchbruch zur Zufuhr des noch nicht ausgehärteten, fließfähigen Gussmaterials ins Innere einer durch die Schalung gebildeten Form vorgesehen sein.
In die Schalung und/oder vor dem Einschalen wird die gegebenenfalls vorgesehene Armierung hergestellt. In die Schalung mit der sich darin befindlichen Armierung wird dann das Material für die Knotenkörper 31, 32 im noch fließfähigen Zustand eingegossen. Nach dem Aushärten des Gussmaterials kann die Schalung entfernt werden zur Wiederverwendung für einen anderen Knotenkörper 31 oder 32. Es ist auch denkbar, dass die Schalung als verlorene Schalung am ausgehärteten Knotenkörper 31 und/oder 32 verbleibt.
Die Knotenkörper 31, 32 brauchen nicht zwingend eine quaderförmige Gestalt aufzuweisen. Sie können auch anders ausgebildet sein, beispielsweise mit kreisförmiger, unrunder und dreieckiger oder mehr als viereckiger Grundfläche. Auch können die Knotenkörper 31 und/oder 32 auch eine kugelförmige oder kugelartige Gestalt aufweisen.
Mit einem Ponton, insbesondere einer in der 6 gezeigten Barge 26, werden die aus Rohren, insbesondere Großrohren, von anderen Offshore-Anlagen beliebiger Art und gegebenenfalls zum Teil auch vom Turm 11 der hier beschriebenen Offshore-Windkraftanlage 10 gebildeten Arme 18, äußere Säulen 17 und die zentrale Säule 16 schwimmend zu einem Ort transportiert, wo sie zum schwimmenden Fundament 14 zusammengeschweißt werden. Bei diesem Ort kann es sich beispielsweise um eine Werft handeln, die über ein Trockendock und/oder eine Slipbahn verfügt. Die einzelnen Teile des schwimmenden Fundaments 14 werden dann im Trockendock und/oder auf der Slipbahn zusammengesetzt und miteinander verschweißt zum schwimmenden Fundament 14. Nach der Fertigstellung kann das schwimmende Fundament 14 aus dem Trockendock ausgeschwommen und zum Errichtungsort der Offshore-Windkraftanlage 10 geschleppt werden. Für das fertige schwimmende Fundament 14 sind dadurch keine speziellen Transportfahrzeuge vom Herstellungsort zum Ort der Offshore-Windkraftanlage 10 mehr erforderlich. Wird das schwimmende Fundament 14 auf einer Slipbahn fertiggestellt, gelangt es nach der Fertigstellung, so wie es beim Stapellauf von Schiffen üblich ist, durch Herunterrutschen von der Slipbahn ins Wasser, und zwar so weit, dass es frei aufschwimmt.
Die 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Offshore-Anlage, beispielsweise eine Offshore-Umspannanlage 27. Auch diese ist als schwimmende Offshore-Anlage ausgebildet.
Die Offshore-Umspannanlage 27 der 7 verfügt über vier säulenartige Türme 28. Diese Türme 28 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel gleich ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass die Offshore-Umspannanlage 27 oder andere Offshore-Anlagen weniger als vier oder mehr als vier vorzugsweise gleiche Türme aufweisen.
Damit die Offshore-Umspannanlage 27 am Einsatzsort schwimmend verankert werden kann, sind alle Türme 28 auf in der 7 nicht gezeigte schwimmende Fundamente aufgesetzt und hiermit an Verbindungsbereichen 29 verbunden. Die Verbindungsbereiche 29 liegen auch bei der Offshore-Umspannanlage 27 oberhalb des Wasserspiegels 30. Es kann jeder Turm 28 mit einem zuvor beschriebenen schwimmenden Fundament 14 verbunden sein. Es ist aber auch denkbar, jeweils ein Paar zweier Türme 28 mit einem gemeinsamen schwimmenden Fundament zu verbinden. Dann wäre die Offshore-Umspannanlage 27 mit vier Türmen 28 und zwei entsprechend ausgebildeten schwimmenden Fundamenten getragen. Solche schwimmenden Fundamente werden auch aus Großrohren gebildet, bei denen es sich um Nachbauten von über und/oder unter Wasser sich befindenden Strukturen anderer Offshore-Anlagen handelt. Auch können die Großrohre zur Bildung der schwimmenden Fundamente für die Offshore-Umspannanlage 27 so ausgebildet sein, wie die Türme 28 bzw. bestimmte Rohre oder Rohrabschnitte der Offshore-Umspannanlage 27.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nicht beschränkt auf Offshore-Windkraftanlagen 10 und Offshore-Umspannanlagen 27. Auch ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren beispielhaft gezeigte schwimmende Fundament 14 beschränkt. Die schwimmenden Fundamente können andere Schwimmkörper als äußere Säulen, zentrale Säulen und Arme aufweisen. Auch kann die Anzahl der Säulen und Arme variieren. Die Durchmesser und Längen der Säulen und Arme und die zur Herstellung derselben dienenden Rohre variieren in Abhängigkeit von der Größe und dem Gewicht der von dem mindestens einen schwimmenden Fundament getragenen Offshore-Anlage.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht es vor, schwimmende Fundamente für Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen 10 und/oder Offshore-Umspannanlagen 27, aus Rohren zu bilden. Dabei dienen als Vorbild für solche Rohre insbesondere Großrohre, die auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden. Das können Rohre bzw. Großrohre von Strukturen beliebiger Art sein. Insbesondere handelt es sich um Rohre von Türmen, Gründungsstrukturen und anderen Komponenten von Offshore-Anlagen aller Art. Auf diese Weise lassen sich die schwimmenden Fundamente durch Nachbau existenter Strukturen, insbesondere Offshore-Strukturen, bilden. Dabei können bestehende Designs, Konstruktionen, Berechnungen und Herstellungsweisen bekannter Rohre, insbesondere Großrohre, bei der Bildung schwimmender Fundamente für Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen, übernommen werden. Es ist auch möglich, wenigstens einen Teil der Rohre des oder des jeweiligen schwimmenden Fundaments 14 aus Rohren zu bilden, die den Turm 11 der vorstehend beschriebenen Offshore-Windkraftanlage 10 oder den Türmen 28 der vorstehend beschriebenen Offshore-Umspannanlage 27 hinsichtlich der Konstruktion, den wesentlichen Abmessungen und der Herstellungsweise entsprechen. Auch können die Rohre für das jeweilige schwimmende Fundament 14 am gleichen Ort hergestellt werden, wo zumindest der Turm 11 der Offshore-Windkraftanlage 10 bzw. die Türme 28 der Offshore-Umspannanlage 27, sonstige Offshore-Anlagen oder Strukturen hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

10: Offshore-Windkraftanlage
11: Turm
12: Gondel
13: Rotor
14: schwimmendes Fundament
15: Meeresboden
16: zentrale Säule
17: äußere Säule
18: Arm
19: Verbindungsbereich
20: Wasserspiegel
21: unterer Endbereich
22: Stirnseite
23: Ankerkette
24: oberes Ende
25: Einschnürung
26: Barge
27: Offshore-Umspannanlage
28: Turm
29: Verbindungsbereich
30: Wasserspiegel
31: Knotenkörper
32: Knotenkörper
33: Endbereich
34: Endbereich
35: Stirnseite
36: Stirnseite
37: Vorsprung

Claims

Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windkraftanlage (10), mit wenigstens einem Turm (11, 28), einem dem jeweiligen Turm (11, 28) zugeordneten schwimmenden Fundament (14) und Mittel zum Verankern des oder jedes schwimmenden Fundaments (14), dadurch gekennzeichnet, dass das oder das jeweilige schwimmende Fundament (14) aus mehreren miteinander verbundenen Rohren besteht und die Rohre mindestens größtenteils denen entsprechen, die auch zur Bildung des Turms (11, 28) oder anderer Strukturen dienen.
Offshore-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre mindestens teilweise von solchen gebildet werden, die zur Bildung von Türmen (11, 28), Säulen und/oder Strukturen, vorzugsweise Gründungsstrukturen, anderer Offshore-Anlagen, dienen.
Offshore-Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre wie Rohre von Türmen (11, 28) und/oder Gründungsstrukturen hergestellt sind und/ oder es sich bei den Rohren um Großrohre handelt, deren Durchmesser bis zu 12.000 mm, vorzugsweise 5.000 mm bis 10.000 mm, betragen.
Offshore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre Wandstärken von bis zu 100 mm, vorzugsweise 60 mm bis 100 mm, aufweisen.
Offshore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre aus in Längsrichtung hintereinander angeordneten Rohrstücken gebildet sind, die an benachbarten Stirnseiten miteinander vorzugsweise durch Schweißen verbunden sind und/oder die aus mehreren aufeinanderfolgenden Rohrstücken zusammengesetzten Rohre Längen von 60.000 mm, vorzugsweise 10.000 mm bis 60.000 mm, aufweisen.
Offshore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige schwimmende Fundament (14) eine zentrale Säule (16), mindestens drei mit Abstand um die zentrale Säule (16) herum angeordnete äußere Säulen (17) und jeweils einen eine äußere Säule (17) mit der zentralen Säule (16) verbindenden Arm (18) aufweist, vorzugsweise alle Säulen (16, 17) aufrecht angeordnet sind und alle Arme (18) liegend ausgerichtet sind, wobei die zentrale Säule (16), die äußeren Säulen (17) und/oder die Arme (18) aus mindestens einem der genannten Rohre gebildet sind, wobei jeweils vorzugsweise mindestens einige Rohre aus mehreren zusammengeschweißten Rohrstücken bestehen.
Offshore-Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Säule (16) mit zu ihr weisenden Enden der Arme (18) und/oder die äußeren Säulen (17) mit zu ihnen weisenden anderen Enden der Arme (18) durch Knotenkörper (31, 32) verbunden sind.
Offshore-Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur zentralen Säule weisende Enden und/oder Endbereiche der mit der zentralen Säule (16) zu verbindenden Arme (18) in einem gemeinsamen Knotenkörper (31) eingebettet sind, vorzugsweise vollständig eingebettet sind, und/oder zueinander gerichtete und/oder Endbereiche der äußeren Säule (17) und der damit zu verbindenden Arme (18) in jeweils einem vorzugsweise gleich ausgebildeten Knotenkörper (31) eingebettet sind, vorzugsweise vollständig eingebettet sind.
Offshore-Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenpunkte (31, 32) als Gußkörper aus insbesondere Beton, bewehrtem Beton, Polymerbeton und/oder Faserbeton oder Stahlguss ausgebildet sind.
Offshore-Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Säule (16) mit einem unteren Ende des Turms (11, 28) in einem Verbindungsbereich (19, 29) verbunden ist, wobei der Verbindungsbereich (19, 29) über dem Wasserspiegel (20, 30) angeordnet ist und/oder die zentrale Säule (16) sich zum Teil, vorzugsweise mit 40% bis 90% ihrer Länge, unter dem Wasserspiegel (20, 30) befindet.
Offshore-Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Säulen (17) sich zum Teil unter dem Wasserspiegel (20) befinden, vorzugsweise mit 40% bis 90% ihrer Länge.
Offshore-Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (18) derart mit der zentralen Säule (16) und den äußeren Säulen (17) verbunden sind, dass sie sich vollständig unter dem Wasserspiegel (20) befinden und/ oder die Arme (18) horizontal verlaufen oder bis zu 20% gegenüber der Horizontalen geneigt verlaufen, insbesondere zur zentralen Säule (16) hin ansteigend.
Offshore-Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Innenräume und/oder Hohlräume der Säulen (16, 17) und der Arme (18) wasserdicht ausgebildet sind, vorzugsweise die Hohlräume und/oder Innenräume der Säulen (16, 17) und der Arme (18) untereinander verbunden sind und zusammenhängen.
Offshore-Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerung mit mehreren Ankerketten (23) und/oder Ankerseilen, die an dem oder dem jeweiligen schwimmenden Fundament (14) angelenkt sind, insbesondere an den äußeren Säulen (17) des oder des jeweiligen schwimmenden Fundaments (14), und/oder freie Enden der Ankerketten (23) und/oder Ankerseile vorzugsweise mit Ankern und/oder Gewichten verbunden sind, die im oder am Meeresgrund befestigt und/oder mindestens teilweise eingegraben sind, und/oder die Ankerketten (23) und/oder Ankerseile von der jeweiligen äußeren Säule (17) radial gerichtet nach außen verlaufen, insbesondere sternartig.
Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windkraftanlage (10), mit wenigstens einem Turm (11, 28), einem dem Turm (11) oder dem jeweiligen Turm (28) zugeordneten schwimmenden Fundament (14) und Mittel zum Verankern des oder des jeweiligen schwimmenden Fundaments (14), insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Säulen (17) in einem mittleren Bereich über eine umlaufende Einschnürung (25) verfügen, derart, dass im Bereich der Einschnürungen (25) der Durchmesser der äußeren Säulen (17) gegenüber dem Durchmesser oder den Durchmessern von beidseitig an der Einschnürung (25) angrenzenden Endbereichen der äußeren Säulen (17) verringert ist.
Verfahren zur Herstellung von Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windkraftanlagen (10), mit wenigstens einem Turm (11, 28) und einem dem jeweiligen Turm (11, 28) zugeordneten schwimmenden Fundament (14) und Mittel zum Verankern des oder jedes schwimmenden Fundaments (14), dadurch gekennzeichnet, dass das oder das jeweilige schwimmende Fundament (14) aus mehreren miteinander verbundenen Rohren gebildet wird, und zur Bildung des oder des jeweiligen schwimmenden Fundaments (14) solche Rohre verwendet werden, die zur Bildung des Turms (11, 28) oder zur Bildung anderer Strukturen oder Offshore-Anlagen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet sind.