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Die Erfindung bezieht sich auf Fundamentstrukturen für Offshore-Windkraftanlagen. Mit der Einführung immer größerer Offshore-Windkraftanlagen, die entsprechend große Fundamentstrukturen erfordern, zielt die Erfindung darauf ab, solche Strukturen und die zu ihrer Herstellung erforderlichen Verfahren zu vereinfachen.
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Offshore-Windkraftanlagen können an der Oberfläche schwimmen oder am Meeresboden fixiert sein. In
FR 3079204 wird beispielsweise ein halbtauchfähiger Sockel für eine schwimmende Windkraftanlage beschrieben. Der Sockel schwimmt an der Oberfläche und ist am Meeresboden verankert. Der Sockel umfasst eine teilweise untergetauchte Mittelsäule, die die Turbine stützt und von Außensäulen umgeben ist, die ebenfalls teilweise untergetaucht sind. Die Außensäulen sind über pontonförmige Abzweige mit der Mittelsäule verbunden, die unter Wasser liegen. Die verschiedenen Säulen und die Abzweige sind hohl, so dass sie durch ihr untergetauchtes Volumen einen positiven Auftrieb erhalten.
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Im Gegensatz zu
FR 3079204 befasst sich die Erfindung insbesondere mit Fundamentstrukturen für Windkraftanlagen, die am Meeresboden fixiert sind und daher keinen positiven Auftrieb aufweisen, sobald sie installiert sind. Viele solcher Strukturen sind als Monopiles ausgeführt und umfassen ein einziges Bein auf einem einzigen Fundament. Andere solcher Strukturen umfassen mehrere Beine, zum Beispiel Jackets oder Tripods, bei denen jedes Bein auf einem eigenen Fundament steht.
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Die optimale Gestaltung der Fundamentstruktur für eine bestimmte Anwendung hängt von der Größe der Windturbine, den Eigenschaften des Meeresbodens und den im Betrieb zu erwartenden Belastungen ab, insbesondere von der Biegung oder Neigung durch horizontale Kräfte und von den von der Windturbine übertragenen Momenten aufgrund von Wasserbewegung und Wind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Fundamentstrukturen, die mehrere Beine und somit mehrere Fundamente umfassen, die erforderlich sind, um den Belastungen standzuhalten, die von den größeren Offshore-Windkraftanlagen ausgehen, die jetzt in Betrieb genommen werden.
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In der Regel werden die Fundamentstrukturen von Offshore-Windkraftanlagen in den Boden des Meeresbodens oder in das darunter liegende Gestein eingelassen. Eine Fundamentstruktur kann beispielsweise einen oder mehrere Saugpfähle umfassen, die auch als Saugkörbe oder Saugcaissons bezeichnet werden. Jeder Saugcaisson umfasst eine rohrförmige Schürze mit einer geschlossenen Oberseite und einer offenen Unterseite. Der Boden der Schürze versenkt sich zunächst unter dem Eigengewicht in den Boden des Meeresbodens und bildet so eine Saugkammer innerhalb der Schürze über dem Boden. Nach einer anfänglichen Schwerkrafteindringphase wird die Schürze durch den Unterdruck, der beim Abpumpen von Wasser aus der Saugkammer entsteht, weiter eingegraben. Es sind auch Schwerkraftfundamente bekannt, bei denen das Gewicht der Fundamentstruktur, ergänzt durch zusätzliches Ballastmaterial, ausreicht, um die Struktur auf dem Meeresboden zu fixieren.
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Hybridfundamente kombinieren die Eigenschaften von eingebetteten Fundamenten und Schwerkraftfundamenten, indem sie die Platzierung von Ballastmaterial auf einer Pfahlstruktur ermöglichen.
KR 20130128929 offenbart beispielsweise Fundamente für Offshore-Windkraftanlagen, bei denen ein oben offenes Ballastkammer, das an der Oberseite eines Saugcaissons hinzugefügt ist, für positiven Auftrieb für den Transport durch Schleppen an der Oberfläche sorgt und dann ballastiert wird, um den Caisson während der Installation auf den Meeresboden abzusenken. Bei der Ballastierung wird die Kammer zunächst mit Wasser geflutet und dann schwereres Ballastmaterial wie Beton oder Gestein in die Kammer eingebracht.
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Bei einigen Fundamenten in
KR 20130128929 handelt es sich zum Teil um Monopiles mit einem einzelnen Saugcaisson, zum Teil bei größeren Windenergieanlagen, wie sie für die vorliegende Erfindung relevant sind, um Tripod-Anordnungen mit drei Saugcaissons. Die Caissons sind durch ein Verbindungsstück verbunden, über dem sich eine gemeinsame, nach oben offene Ballastkammer befindet. Derartige Anordnungen sind aufwändig in der Herstellung. Außerdem erfordert eine Ballastkammer mit einer ausreichend großen Verdrängung, um den Auftrieb für das Schleppen zu gewährleisten, eine entsprechend große Menge an Material. Dies kann erheblich mehr Material sein, als das Fundament im Betrieb benötigt.
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WO 2021/221506 zu SPT offenbart ebenfalls eine Tripod-Fundamentstruktur für eine Offshore-Windkraftanlage. In diesem Beispiel umfasst die Struktur drei Saugcaissons, die von einem hohlen Verbindungskörper überragt werden, der aus Stahlbeton hergestellt sein kann. Der Verbindungskörper ist in der Draufsicht sternförmig und umfasst Kastenprofilarme, die sich radial mit gegenseitigem Winkelabstand von einer zentralen, aufrechten Achse erstrecken. Die Ballastierung erfolgt durch Fluten von Auftriebstanks innerhalb der Arme.
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Da in der
WO 2021/221506 nicht vorgesehen ist, auf die Fundamentstruktur abgeworfenes Ballastmaterial zurückzuhalten, offenbart die
WO 2021/221506 kein Hybridfundament. Zum Beispiel ist die Oberseite des Verbindungskörpers geschlossen und in allen primären Ausführungsformen überlappt die Grundfläche des Verbindungskörpers die Caissons in der Seitenansicht und in der Draufsicht. In diesen Ausführungsformen liegt die Verbindungsstruktur also auf einer Höhe über den Caissons, so dass sich die nach außen spitz zulaufenden Arme über die radial inneren Seiten der Caissons hinaus erstrecken können, um sich mit den Oberseiten der Caissons zu verbinden. In einer zweiten Ausführungsform überlappen die Arme des Verbindungskörpers die Caissons nicht; stattdessen schließen die Arme an die Innenseiten der Caissons an, und die Oberseiten der Arme befinden sich auf dem gleichen Niveau wie die Oberseiten der Caissons. Die Oberseiten der Caissons sind jedoch, wie die Oberseiten der Arme, geschlossen.
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Die von SPT vermarktete und unter https://www.sptoffshore.com/wind-turbinegenerator-wtg-foundations/ offengelegte „Tri-Suction Pile Caisson“-Fundamentstruktur teilt wesentliche Merkmale mit den primären Ausführungsformen der
WO 2021/221506 . Insbesondere umfasst die Struktur einen sternförmigen Verbindungskörper, dessen sich radial erstreckende Arme die Oberseiten der jeweiligen Caissons umschließen und die Caissons daher in der Draufsicht überlappen. Auch hier verjüngt sich jeder Arm nach außen, aber in diesem Fall ist die Verjüngung vor allem in der Seitenansicht aufgrund der Konvergenz zwischen einer steil geneigten Oberseite und einer horizontalen Unterseite des Arms nach außen sichtbar.
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Jeder Arm endet in einem Ring, der die Oberseite des zugehörigen Caissons umschließt und somit einen größeren Außendurchmesser als der Caisson aufweist. Ein äußerer Teil des Rings weist eine horizontale Oberseite auf, die mit dem untersten Teil der geneigten Oberseite des Arms auf gleicher Höhe liegt. Ein innerer Teil des Rings ist einstückig mit der geneigten Oberseite des Arms und daher steil geneigt, um mit dieser übereinzustimmen.
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Die daraus resultierende Struktur ist sperrig und komplex in ihrer Struktur und ihren Herstellungsanforderungen. Während der Ring leicht über die geschlossene Oberseite des Caissons hinausragt und daher eine flache, nach oben gewölbte Aussparung auf der Oberseite des Caissons bildet, ist die Aussparung zu flach und unangemessen geformt, um ein nützliches Volumen an Ballastmaterial aufzunehmen, das zur Stabilisierung einer Windturbine erforderlich ist. Dies bedeutet, dass die Caissons vergrößert werden müssen, um ihre Tragfähigkeit zu erhöhen, was wiederum bedeutet, dass der Verbindungskörper vergrößert werden muss, um zu den größeren Caissons zu passen. Das zusätzliche Material erhöht die Kosten, und die größere Masse und das höhere Gewicht erschweren die Installation.
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Vor diesem Hintergrund bezieht sich die Erfindung auf ein Fundament für eine Offshore-Anlage, wobei das Fundament mindestens drei durch einen Verbindungskörper verbundene Saugcaissons umfasst. Der Verbindungskörper umfasst Arme, die sich von einer zentralen Nabe aus nach außen erstrecken, um die j eweils zugehörigen Saugcaissons zu verbinden. Jeder Saugcaisson umfasst ein aufrechtes Rohr, das vorteilhafterweise einen im Wesentlichen konstanten horizontalen Querschnitt über seine Höhe oder vertikale Länge aufweisen kann. Das Rohr weist einen unteren Rohrabschnitt, der eine unten offene Schürze ist, um eine Saugkammer zu definieren, einen oberen Rohrabschnitt, der einen oben offenen Ballastbehälter definiert, und eine Innentrennwand, die den unteren Rohrabschnitt vom oberen Rohrabschnitt trennt.
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Jeder Arm wird durch den oberen Rohrabschnitt des zugehörigen Saugcaissons abgeschlossen. Zum Beispiel kann jeder Arm eine Kastenprofilstruktur aufweisen, in welchem Falle ein äußeres Ende der Kastenprofilstruktur elegant durch den oberen Rohrabschnitt des zugehörigen Saugcaissons verschlossen werden kann.
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Die Kastenprofilstruktur jedes Arms umfasst zweckmäßigerweise eine obere und eine untere Wand, die durch Seitenwände verbunden sind. Die obere und/oder untere Wand können im Wesentlichen horizontal und die Seitenwände im Wesentlichen vertikal sein. Die Trennwand des zugehörigen Saugcaissons kann sich im Wesentlichen auf gleicher Höhe mit der unteren Wand befinden und ist vorzugsweise koplanar mit dieser. Umgekehrt befindet sich die obere Wand vorzugsweise auf gleicher Höhe mit oder unterhalb einer Oberkante des oberen Rohrabschnitts. Der gesamte Umfang dieser Oberkante ist vorzugsweise im Wesentlichen horizontal, um die Kapazität des Ballastbehälters zu maximieren.
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Jeder Arm kann eine Anordnung von Versteifungselementen oder -träger umfassen, die sich entlang des Arms bis zum oberen Rohrabschnitt des zugehörigen Saugcaissons erstrecken. Wenn der Arm eine doppelwandige Struktur aufweist, können zumindest einige Elemente der Anordnung zwischen Innen- und Außenwänden oder -häuten dieser Struktur angeordnet sein. Zumindest einige dieser Elemente können sich in den oberen Rohrabschnitt erstrecken, indem sie beispielsweise durch eine Wand des Rohrs hindurchgehen. Die Versteifungselemente können Teil eines Rahmens innerhalb des Rohrs sein, der die Trennwand versteift. Ein solcher Rahmen kann zweckmäßigerweise auf einer Oberseite der Trennwand an einem Sockel des Ballastbehälters liegen.
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Das erfindungsgemäße Konzept schließt eine Offshore-Anlage ein, die das erfindungsgemäße Fundament umfasst. In diesem Fall sind die unteren Rohrabschnitte der Saugcaissons in den Boden des Meeresbodens eingebettet, und in ihren Ballastbehältern kann Ballastmaterial deponiert werden. Eine Säule kann sich von der Nabe bis zu einem Niveau oberhalb der Wasseroberfläche erstrecken, um eine Struktur oberhalb der Wasseroberfläche, wie z. B. eine Windkraftanlage, zu stützen.
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Wenn ein Spalt zwischen dem Meeresboden und der Unterseite jedes Arms besteht, kann dieser Spalt durch ein Kolkschutzvorhangsystem überbrückt werden, das an jedem Arm aufgehängt wird und sich bis zu einer Ebene unterhalb des Arms erstreckt. Das Vorhangsystem umfasst zweckmäßigerweise eine Anordnung von nachgiebigen, länglichen Sperrelementen, die in aufeinanderfolgenden Reihen parallel zur radialen Ausrichtung des Arms angeordnet und mit einem Gewicht versehen sein können, das einen negativen Auftrieb bewirkt. Ein solcher Spalt kann auch durch eine Berme aus auf dem Meeresboden abgelagertem Material überbrückt werden. Eine Unterseite jedes Arms könnte jedoch stattdessen auf dem Meeresboden liegen, so dass unter den Armen keine nennenswerten Spalten bleiben.
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Somit bietet die Erfindung ein hybrides Schwerkraft-Saugfundament für Offshore-Windturbinen, das die Installation von Windturbinen an Offshore-Standorten ermöglicht, an denen die Bodenbedingungen herkömmliche Fundamentlösungen erschweren.
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In Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Fundament für eine Offshore-Windkraftanlage mindestens drei Saugcaissons und ein sternförmiges Stützteil, das die Saugcaissons miteinander verbindet und einen Mast der Windkraftanlage stützt. Das Stützteil kann beispielsweise Abzweige mit jeweils rechteckigem Querschnitt umfassen. Die Seitenwände der Saugcaissons ragen über den Meeresboden bis zu einer Höhe oder einem Niveau, das mindestens mit einer oberen Wand des Stützteils bündig ist, so dass jeder Abzweig des Stützteils durch eine Seitenwand des zugehörigen Saugcaissons abgeschlossen wird. Die obere Platte jedes Saugcaissons kann jedoch niedriger als die nach oben gerichtete Verlängerung der Seitenwand sein, um ein nach oben offenes Volumen, eine Aussparung oder eine Kammer zu bilden, das bzw. die für die Ballastierung durch das Abladen von Gestein geeignet ist.
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Eine untere Wand oder ein Boden jedes Abzweigs können nach der Installation bündig mit dem Meeresboden abschließen oder leicht in diesen eingebettet sein. Alternativ kann ein Abstand zwischen der unteren Wand jedes Abzweigs und dem Meeresboden vorhanden sein. Beispielsweise könnten die unteren Wände der Abzweige nach der Installation in einem Abstand von 1 bis 5 m über dem Meeresboden liegen.
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Wenn zwischen den Abzweigen und dem Meeresboden darunter ein gewisser Abstand besteht, kann ein Vorhangsystem als Kolkschutzmaßnahme an den Abzweigen aufgehängt werden. Die Oberseite des Vorhangsystems würde sich über dem Meeresboden befinden, kann aber weniger als 10m, vorzugsweise weniger als 2 m, über dem Meeresboden liegen. Das Vorhangsystem kann z. B. frei im Wasser zwischen den unteren Wänden der Abzweige und dem Meeresboden hängen. Das Vorhangsystem kann in einer Linie mit den Seiten der Abzweige angeordnet sein, es kann innerhalb der Seiten der Abzweige angeordnet sein oder sich von diesen Seiten nach innen erstrecken.
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Ein Vorhangsystem kann nachgiebige, längliche Elemente umfassen, die nebeneinander und/oder in aufeinanderfolgenden Reihen, die auch versetzt sein können, angebracht werden können. Die Elemente des Vorhangsystems können eines oder mehrere von Geweben, Bahnen, Fransen oder Streifen umfassen, die aus künstlichen oder natürlichen Algen, Kunststoffen, Elastomeren, Polymeren oder Gummi bestehen können. Die Elemente können auch die Form von Seilen, Drähten, Fäden oder Ketten mit kleinem Durchmesser aufweisen. Die Elemente können aus negativ schwimmenden Materialien bestehen und/oder an ihren unteren Enden zusätzliche Gewichte aufweisen, so dass für die Elemente positiv schwingende Materialien verwendet werden können.
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Bei einem anderen Ansatz, bei dem ein Abstand zwischen den Abzweigen und dem Meeresboden unter ihnen besteht, kann ein Kolkschutzmaterial auf dem Meeresboden außerhalb und/oder innerhalb der Grundfläche des Stützteils entlang der Seiten jedes Abzweigs angebracht oder angeordnet werden. Das Kolkschutzmaterial kann z. B. Gestein oder Betonblöcke umfassen, die lose oder in flexiblen Säcken aus Maschendraht oder Gewebe untergebracht sein können.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das erfindungsgemäße Hybridfundament die Eigenschaften von eingebetteten Fundamenten und Schwerkraftfundamenten kombiniert, indem es die Platzierung von Ballastmaterial auf Saugcaissons vorsieht, die durch einen Verbindungskörper verbunden sind. Die Arme des Verbindungskörpers erstrecken sich von einer zentralen Nabe aus nach außen und verbinden die jeweiligen Saugcaissons, die jeweils ein aufrechtes Rohr umfassen. Eine Innentrennwand unterteilt jedes Rohr in einen unteren und einen oberen Abschnitt. Der untere Abschnitt ist eine nach unten offene Schürze, die eine Saugkammer bildet. Der obere Abschnitt schließt den zugehörigen Arm des Verbindungskörpers ab und definiert einen nach oben offenen Ballastbehälter. Wenn der Arm eine Kastenprofilstruktur aufweist, kann das äußere Ende des Arms durch den oberen Abschnitt des Rohrs verschlossen werden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, in denen:
- 1 eine Seitenansicht einer Offshore-Windturbinenanlage ist, die ein erfindungsgemäßes Unterwasserfundament umfasst;
- 2 eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Fundaments ist;
- 3 eine vereinfachte Seitenansicht des in 1 gezeigten Fundaments ist, die einen Gesteinsballast zeigt;
- 4 Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von 3 ist;
- 5 der 4 entspricht, wobei jedoch der Gesteinsballast entfernt wurde und die inneren Strukturelemente des Fundaments zu sehen sind;
- 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von 5 ist;
- 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII von 5 ist;
- 8 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von 5 ist, die Kolkschutzbermen zeigt, die auf dem Meeresboden neben einem Arm des Fundaments abgelegt wurden;
- 9 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von 5 ist, die Kolkschutzvorhänge zeigt, die sich von einem Arm des Fundaments bis zum Meeresboden erstrecken; und
- 10 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von 5 ist, die einen auf dem Meeresboden liegenden Arm des Fundaments zeigt.
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Zuerst Bezug nehmend auf 1 der Zeichnungen umfasst eine Offshore-Windkraftanlage 10 eine herkömmliche Windkraftanlage 12 auf einer erfindungsgemäßen Unterwasser-Fundamentstruktur 14. Die Fundamentstruktur 14 umfasst Saugcaissons 16, die in den Meeresboden 18 eingelassen sind. In diesem Beispiel sind drei Saugcaissons 16 in einer gleichseitigen Dreiecksanordnung um eine zentrale vertikale Achse 20 angeordnet. In anderen Beispielen könnte es vier oder mehr Saugcaissons 16 geben, die winklig um die vertikale Achse 20 angeordnet sind.
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Die Saugcaissons 16 sind durch einen sternförmigen Verbindungskörper 22 verbunden, von dem aus sich eine auf der vertikalen Achse 20 zentrierte Säule 24 nach oben erstreckt, um über die Oberfläche 26 hinauszuragen. Ein Mast 28 der Windturbine 12 überragt die Säule 24 in koaxialer Beziehung und erstreckt sich bis zu einer Gondel 30 an der Spitze des Masts 28. Die Gondel 30 trägt einen Rotor 32.
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In 1 ist eine Arbeitsplattform 34 dargestellt, die von der Spitze der Säule 24 unterhalb des Mastes 28 der Windturbine 12 auskragt. 2 zeigt die Arbeitsplattform 34 in Verbindung mit Leitern 36, die den Zugang vom Meeresspiegel aus ermöglichen. In 2 sind auch Details der Saugcaissons 16 und des Verbindungskörpers 22 dargestellt.
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Jeder Saugcaisson 16 umfasst ein Rohr, das um eine vertikale Achse drehsymmetrisch ist und daher in diesem Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Rohr weist über seine Länge einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser auf und ist an seinem oberen und unteren Ende, die j eweils in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene liegen, offen. Das Innenvolumen des Rohrs wird durch eine Trennwand 38 auf einem Zwischenniveau unterteilt. Die Trennwand 38 liegt ebenfalls in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene. Über der Trennwand 38 befinden sich Verstärkungsträger 40, die in den nachfolgenden Zeichnungen näher beschrieben werden.
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Beim Einbau wird ein unterer Abschnitt 42 des Rohrs in den Meeresboden 18 eingelassen. Die Höhe des Meeresbodens 18 ist in 2 in gestrichelten Linien dargestellt. Der untere Abschnitt 42 des Rohrs dient somit als Schürze, die eine Saugkammer des Saugcaissons 16 umgibt. Die Trennwand 38 schließt die Saugkammer nach oben hin ab.
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Ein oberer Abschnitt des Rohrs oder jedes Saugcaissons 16 erstreckt sich als kreisförmige Wand 44 kontinuierlich über der Trennwand 38. Somit ist die Trennwand 38 unterhalb der Oberseite der Wand 44 ausgespart. Die Trennwand 38 und die Wand 44 bilden zusammen einen nach oben offenen Ballastbehälter 46.
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Die Wand 44 und der untere Abschnitt 42 des Rohrs können aneinander befestigt oder miteinander verbunden werden, oder sie können zweckmäßigerweise einstückig oder aus demselben Bauteil geformt werden. In diesem Beispiel ist die Wand 44 eine nach oben gerichtete Verlängerung des unteren Abschnitts 42 des Rohrs, die die Schürze des Saugcaissons definiert. Dies vereinfacht die Konstruktion der Fundamentstruktur 14. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Wand 44 und der untere Abschnitt 42 des Rohrs den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Die Wand 44 und der untere Abschnitt 42 des Rohrs können auch den gleichen Innendurchmesser und damit die gleiche Wandstärke aufweisen.
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Praktischerweise kann das Ballastmaterial 48 während der Installation in die Ballastbehälter 46 der Fundamentstruktur 14 abgesenkt oder ausgekippt werden, wie in den 3 und 4 dargestellt. Das Ballastmaterial 48 ist in diesen Zeichnungen als loses Gestein dargestellt, doch sind auch andere Formen von Ballastmaterial möglich, z. B. gegossener oder vorgefertigter Beton oder ein körniges Material wie Kies oder Sand, das lose oder in Säcken abgefüllt sein kann. Die horizontale Oberkante der Wand 44 maximiert das Fassungsvermögen jedes Ballastbehälters 46 und trägt dazu bei, dass das Schottermaterial 48 darin aufgenommen und zurückgehalten wird.
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Der in 2 gezeigte Verbindungskörper 22 umfasst hohle, Kastenprofilarme 50, die sich in Bezug auf die Mittelachse 20 der in 1 gezeigten Säule 24 radial nach außen erstrecken. Die Arme 50 erstrecken sich von einer gemeinsamen Wurzel oder Nabe, an der sie miteinander verbunden sind, nach außen zu den jeweiligen Saugkörpern 16. 2 zeigt auch optionale Merkmale des Verbindungskörpers 22, nämlich einen Kabelauslass 52 an dem Sockel der Säule 24 und Anordnungen von Opferanoden 54, die sich entlang der Arme 50 zum Korrosionsschutz erstrecken.
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Wie in den 4, 5 und 6 am besten zu erkennen ist, weist jeder Arm 50 des Verbindungskörpers 22 einen rechteckigen Querschnitt und einen konstanten Durchmesser über seine Länge auf. Wie in 6 dargestellt, umfasst jeder Arm 50 parallele, ebene, aufrechte Seitenwände 56, die durch eine horizontale obere Wand 58 und eine horizontale untere Wand 60 verbunden sind, von denen jede ebenfalls eben ist. Die Seitenwände 56 stehen orthogonal zur oberen Wand 58 und zur unteren Wand 60. 6 zeigt, dass jeder Arm 50 eine doppelwandige Konstruktion aufweist. So umfasst jede Seitenwand 56 eine innere Seitenplatte 56A und eine äußere Seitenplatte 56B; die obere Wand 58 umfasst eine innere obere Platte 58A und eine äußere obere Platte 58B; und die untere Wand 60 umfasst eine innere untere Platte 60A und eine äußere untere Platte 60B.
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Aus den 2, 3 und 6 ist ersichtlich, dass jeder Arm 50 an die Wand 44 des zugehörigen Saugcaissons 16 anschließt, die den oberen Abschnitt des Rohrs darstellt, dessen unterer Abschnitt 42 die Schürze des Saugcaissons 16 definiert. In diesem Beispiel befindet sich die untere Wand 60 jedes Arms 50 auf einer Höhe über dem Meeresboden 18, so dass ein Spalt zwischen der Unterseite des Arms 50 und dem Meeresboden 18 entsteht.
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Die Seitenwände 56 und die obere Wand 58 jedes Arms 50 befinden sich ebenfalls über dem Niveau der Trennwand 38 innerhalb des Saugcaissons 16. Wie in diesem Beispiel kann jedoch die untere Wand 60 jedes Arms 50, und damit die unteren Kanten der Seitenwände 56, auf dem Niveau der Trennwand 38 liegen. Wie in 3 am besten zu erkennen ist, ist die Trennwand 38 eine horizontale Verlängerung der unteren Wand 60 des Arms 50. Auch dies vereinfacht die Konstruktion der Fundamentstruktur 14. Genauer gesagt, ist die Trennwand 38, wie in 7 am besten zu erkennen ist, eine horizontale Verlängerung der äußeren unteren Platte 60B der unteren Wand 60. Umgekehrt liegen die obere Wand 58 jedes Arms 50 und damit die Oberkanten der Seitenwände 56 im Wesentlichen auf gleicher Höhe mit der Oberseite der Wand 44 des zugehörigen Saugcaissons 16. Dies vereinfacht auch die Konstruktion der Fundamentstruktur 14.
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Die 5 und 6 zeigen Anordnungen von Versteifungselementen in Form der vorgenannten Träger 40, die sich in Längsrichtung entlang jedes Arms 50 des Verbindungskörpers 22 erstrecken. 6 zeigt, dass diese Längsträger 40 zwischen den inneren Platten 56A, 58A, 60A und den entsprechenden äußeren Platten 56B, 58B, 60B der doppelwandigen Struktur eines Arms 50 eingefügt sind.
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5 zeigt, dass die unterste Anordnung der parallelen Längsträger 40 jedes Arms 50, die zwischen der inneren Platte 60A und der Außenplatte 60B der unteren Wand 60 angeordnet ist, über das äußere Ende des Arms 50 hinausragt. Somit erstrecken sich die äußeren Endabschnitte dieser Längsträger 40 durch die Wand 44, die den Ballastbehälter 46 umgibt, und in den Boden des Ballastbehälters 46 oberhalb der Trennwand 38. Hier verbinden sich diese Längsträger 40 mit sich kreuzenden Trägern 40, um einen Schutzrahmen zu bilden, der sich über den Sockel des Ballastbehälters 46 erstreckt und die Trennwand 38 verstärkt, wie auch in 7 gezeigt.
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Als Nächstes bezugnehmend auf die 8 und 9 sind darin Kolkschutzvorrichtungen dargestellt, die die Erosion des Meeresbodens 18 aufgrund von Wasserströmen verhindern, die andernfalls einen Spalt 62 zwischen einem Arm 50 und dem Meeresboden 18 durchqueren würden. In 8 sind auf dem Meeresboden 18 unter dem Arm 50 parallele, längliche Bermen 64 aus Gestein oder Granulat angebracht, um den Spalt 62 zu schließen. Jede Berme 64 ist trapezförmig und umfasst eine horizontale Oberseite 66 zwischen einer Innen- und einer Außenfläche 68, 70, die in entgegengesetzter Richtung zum Meeresboden 18 geneigt sind. Die Innenfläche 68 befindet sich im Wesentlichen innerhalb der Seitenwand 56, innerhalb des Spalts 62, und die Außenfläche 70 sowie der größte Teil oder die gesamte Oberseite 66 befinden sich außerhalb der Seitenwand 56. In diesem Beispiel ist die Innenfläche 68 steiler geneigt als die Außenfläche 70.
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9 zeigt ein Vorhangsystem 72, das an der Unterseite des Arms 50 aufgehängt ist, um den Spalt 62 zwischen der unteren Wand 60 und dem Meeresboden 18 zu überbrücken. Das Vorhangsystem 72 umfasst ein oder mehrere Anordnungen nachgiebiger länglicher Elemente 74 wie Wedeln oder Streifen, die in diesem Beispiel nebeneinander in nach innen aufeinanderfolgenden Reihen angebracht sind und sich von unterhalb der Seitenwände 56 in den Spalt 62 hinein erstrecken. Um den Wasserfluss durch den Spalt 62 effektiver zu blockieren, können die Elemente 74 einer Reihe im Verhältnis zu den Elementen 74 benachbarter Reihen versetzt angeordnet sein. Zumindest einige der Elemente 74 können an den unteren Enden beschwert sein, damit sie aufrecht über dem Spalt 62 hängen. Der hängende Teil jedes Elements 74 ist länger als die Höhe des Spalts 62, so dass die Elemente 74 in Kontakt mit dem Meeresboden 18 hängen und an diesem hängen bleiben.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Konzepts sind viele Variationen möglich. 10 zeigt beispielsweise, dass die Saugcaissons 16 so weit in den Meeresboden 18 eingebettet werden können, dass keine Spalten 62 zwischen den Armen 50 und dem Meeresboden 18 verbleiben. Folglich liegt hier die untere Wand 60 eines Arms 50 auf dem Meeresboden 18 auf. In diesem Fall verteilt die flache untere Wand 60 des Arms 50 die Gewichtslast und stabilisiert zusätzlich die Windturbinenanlage 10. Der Arm 50 könnte natürlich auch leicht in den Boden des Meeresbodens 18 eingebettet werden, wenn dieser Boden ausreichend weich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 3079204 [0002, 0003]
- KR 20130128929 [0006, 0007]
- WO 2021/221506 [0008, 0009, 0010]
