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Offshore-Plattform Offshore-Plattformen werden neben der Verwendung
für Mess-und Forschungszwecke und als Träger für Leuchtfeuer überwiegend bei der
Erforschung und Ausbeutung von Lagerstätten für Erdöl und Erdgas in offenen Gewässern
eingesetzt und dienen dabei zur Aufnahme der zum Bohren und Fördern benötigt ten
technischen Einrichtungen, zur vorübergehenden Speicherung der geförderten Rohstoffe
sowie zur Aufnahme der Wohn- und Versorgungseinrichtungen für die Besatzung.
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Es gibt schwimmende und feststehende Anlagen. Zu den schwimmenden
Anlagen gehören Spezialsohiffe, deren Einsatzmöglichkeiten aber wegen ihrer Abhängigkeit
vom Wetter und Seegang begrenzt sind, und sogenannte Halbtaucher, bei denen die
Plattform über Beine oder ein Gerüst mit katamaranartigen oder anderen Schwimmkörpern
verbunden ist, die sich in einer vom Seegang
weniger beeinflussbaren
Wassertiefe befinden. Die Halbtaucher werden vorwiegend dort eingesetzt, wo aufgrund
großer Wassertiefen Seststehende Plattformen mit wirtschaftlichen Mitteln nicht
mehr aufgestellt werden können.
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Bei feststehenden Anlagen ist es bekannt, ein an Land vorgefertigtes
stählernes Gerüst, ein sogenanntes templat, mit Hilfe von schweren Kranschiffen
an Ort und Stelle zu bringen und auf dem Meeresboden abzusetzen. Dort wird es mit
Hilfe von langen Pfählen im Untergrund verankert. In einem zweiten Arbeitsgang wird
dann die vorgefertigte Arbeitsplattform ebenfalls mit schweren Schwimmkranen herangeführt,
auf dem Gerüst abgesetzt und mit diesem verbunden.
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Eine zweite Möglichkeit des Transportes bei dieser Austührungsart
besteht darin, daß das Gerüst liegend auf einer besonderen Schwimmhilfe, z.B. einem
hierfür speziell konstruierten Floss aus Stahlrohren, eingeschwommen und an Ort
und Stelle durch systematisches Fluten aufgerichtet und abgesenkt wird. Zum Aufrichten
und Absenken werden zahlreiche Fluttanks mit entsprechenden Steuer- und Kontrolleinrichtungen
für die Reihenfolge beim Fluten und für den Füllgrad benötigt, und es sind schwere
Kranschiffe erforderlich.
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Es sind auch kombinierte Einheiten bekannt, die aus einem als Hohlkasten
ausgebildeten Stahlbeton- Gründungskörper und einem aufgesetzten Stahlgerüst oder
Stahlturm mit Plattform bestehen. Bei dieser Anlage wird der vorgefertigte Stahlbetonschwimmkörper
mit dem Stahlaufsatz eingeschwommen und durch Fluten mit Hilfe von schweren Schwimmkranen
oder von Pontons aus abgesenkt. In einem zweiten Arbeitsgang wird dann die Plattform
antransportiert und mit Hilfe von schweren Kranken aufgesetzt und befestigt.
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Allen diesen bekannten Anlagen gemeinsam ist ein außerordentweich
hoher Aufwand an Gerät und Zeit für das Aufstellen der Plattform am Einsatzort.
In allen Fällen sind zum Absenken und Absetzen fremde Hilfsmittel in Form von schweren
Schwimmkranen oder von Pontons erforderlich. Bei zwei der beschriebenen Verfahren
werden zusätzlich Kranschiffe für den Transport bzw.
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spezielle Schwimmkonstruktionen benötigt. Hierbei fällt nicht nur
der apparative Aufwand bei den Kosten ins Gewicht, sondern als entscheidender Nachteil
ist die große Risikozeit zu werten, die in Kauf genommen werden muß, bevor die Plattform
vollständig aufgebaut ist. In der Regel läßt sich die Einheit für den Seetransport
nicht so stabil ausbilden, daß sie allen möglicherweise zu erwartenden Seewetterbedingungen
mit Sicherheit gewachsen ist. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß die Einsatzorte
in der Regel weit in See liegen, so daß ein Aufsuchen von Fluchthäfen nicht möglich
ist. Im Hinblick auf die auch heute nur kurzfrintig mit Sicherheit zu stellenden
Wettervoraussagen kann somit leicht der Fall eintreten, daß eine unerwartet eintretende
Schlechtwetterlage die Einheit gefährdet oder längere Wartezeiten an der Einbaustelle
erfordert, bis ein gefahrloses Absetzen möglich ist. Dabei fällt insbesondere bei
den bekannten Anlagen noch erschwerend ins Gewicht, daß das Aufstellen der Plattform
in mehreren Etappen vorgenommen werden muß. Hohe Risiko zeiten sind bei Projekten
dieser Größenordnung außerordentlich unerwünscht, weil-abgesehen von einem Totalverlust
durch Überbeanspruchung und/oder Kentern - auch eine Verzögerung der Inbetriel>
nahme zu beträcWlichen Verlusten führen kann.
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In neuerer Zeit sind auch Stahlbetonkonstruktionen entwickelt und
gebaut worden, die vorwiegend flach gegründet sind. Der Gründungskörper besteht
zumeist aus einer Fundamentplatt-ale Hohlkörper, der zugleich Tanks zur Aufnahme
des geförderten Öls enthält. Die Arbeitsplattform ruht dann entweder auf einem zentralen
Schaft, der sich in Form eines Turmes aus dem Fundament erhebt oder auf mehreren,
gewöhnlich drei oder vier solcher Säulen. Die Arbeitsplattform selbst liegt so hoch
über dem Wasserspiegel, daß ihr Unterboden von den höchstmöglichen
Wellenspitzen
nicht mehr erreicht wird. Der Bau erfolgt in der ersten Phase in einer Dockbaugrube
im Trockenen.
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Der Stahlbeton-Gründungskörper wird dann aufgeschwommen, und alle
weiteren Phasen des Baus erfolgen schwimmend, wobei der Stahlbeton-Gründungskörper
mit wachsender Höhe der Eonætruktion in die Tiefe sinkt. Der aufragende Turm bzw,
die Säulen, als Hohlkörper ausgebildet, dienen beim Absenken als Stabilisatoren
und müssen dementsprechend große Querschnitte aufweisen, was wiederum zu hohen Gewichten
führt. Die ganze Einheit wird dann zum Einsatz ort geschleppt und durch Fluten abgesenkt.
Diese Bauweise hat zwar den Vorteil, daß die gesamte Anlage, in gefahrlosem Gewässer
fertiggestellt und dann als verhältnismäßig stabile Einheit zum Einsatzort transportiert
werden kann, wo zum Absenken keine so geräteaufwendige Spezialausrüstung benötigt
wird, jedoch sind wegen des gewaltigen Gewichts für den Bau und den Transport große
Wassertiefen erforderlich, die an vielen Neusten, beispielsweise auch an der deutschen
mord- und Ostseeküste nicht vorhanden sind. Der Bau dieser Anlagen ist daher auf
Küsten mit sehr tiefem Wasser beschränkt. Aber auch bei dieser AusfUhrungsart wird
die Arbeitsplattform und deren Ausrüstung erst nach erfolgreichem Absenken und Absetzen
auf dem Meeresboden herangeführt und auf See montiert, was mit all den oben erwähnten
Nachteilen verbunden ist.
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Die Erfindung geht aus von einer Offshore-Plattform für tiefes Wasser
zur feststehenden Lagerung auf dem Meeresboden, bestehend aus einem Fundamentkörper
mit einem oder mehreren von diesem aufragenden Beinen, Mitteln zum Speichern von
geförderten Rohstoffen und ggfs. von für den Verbrauch benötigten Stoffen sowie
einer an dem Bein bzw. an den Beinen oberhalb des Wasserspiegels anzuordnenden Arbeitsplattform.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plattform dieser Gattung
zu;:sohaffen, die als eine in ihrer Gesamtheit an Land vorgefertigte, allen wahrscheinlichen
Seewetterbedingungen gewachseneEinheit auch in verhältnismäßig flachen Gewässern
zum Einsatzort transportiert und ohne Spezialgeräte auf die Meeressohle in einem
einzigen Arbeitsvorgang abgesetzt werden kann.
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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
der Fundamentkörper mit. dem Bein bzw. den Beinen, der Speicher und die Arbeitsplattform
voneinander unabhängige Teile bilden, die unter Verwendung des Beines bzw. der Beine
als Führung relativ zu einander verschiebbar sind, und daß der Fundamentkörper und
der Speicher als Schwimmkörper ausgebildet sind, die sich kontrolliert fluten und
lenzen lassen.
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Vorzugsweise sind der Fundamentkörper, der Speicher und die Arbeitsplattform
so ausgebildet, daß sie sich in dieser Reihenfolge unmittelbar aufeinander und ggf.
der Fundamentkörper und der Speicher ineinander oder nebeneinander setzen lassen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, den Schwimmkörper des Fundamentes
und/oder des Speichers jeweils durch ein System von mehreren Schwimmkörpern zu ersetzen.
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Durch die Auflösung des Pundamentkörpers, der üblicherweise als ein
Baukörper Fundament und Speicherraum enthält, in zwei voneinander getrennte Schwimmkörper
oder Schwimnkörpersysteme, von denen der eine den Fundamentkörper und der andere
den Speicher bildet, ergeben sich folgende Vorteile. Von dem als Speicher dienenden
Schwimmkörper aus wird der Fundamentkörper abgesenkt.
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Dadurch erübrigt sich der sonst erforderliche Einsatz mehrerer schwerer
Schwimmkrane. Während des Absenkens des Bundamentkörpers hält der Speicher die Plattform
in ihrer Lage. Dadurch ist es möglich, daß die ganze Einheit an Land vorgefertigt
und zusammengesetzt und eingeschwommen werden kann und daß weitere Schwimmhilfen
oder Schwimmkrane zum Aufsetzen der Plattform nicht mehr erforderlich werden, und
dadurch wird auch das ganze Verfahren weitgehend unabhängig von Witterung und Seebedingungen.
Der als Speicher dienende Schwimmkörper übt zusätzlich die Funktion der Aussteifung
des gesamten Beinsystems aus, denn durch ihn wird die Knicklänge der Beine verringert
und die Statik des Systems verbessert. AuBerdem wird mit dem Absetzen des Speichers
auf dem Fundamentkörper
das Gewicht des gesamten Fundamentes erhöht,
so daß auch die Gesamtstandsicherheit vor allem bei extremen Seebedingungen verbessert
wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten: Big. 1 - 6 verschiedene
Phasen von der Herstellung bis zum Absetzen einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Plattform am Einsatzort, Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Pig. 6, Fig.
8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 6, Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform
der in Fig. 1 bis 6 dargestellten Anordnung, Big.lo einen Schnitt entlang der Linie
lo-lo in Fig. 9, Sig.ll eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Plattform.
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Fig. 1 dient zur Veranschaulichung der Herstellung der Plattform.
Zunächst wird der Fundamentkörper 1 in Form eines schwimmfähigen Hohlkörpers aus
Stahlbeton oder Stahl in einem Trockendock 2 oder auf einer schwimmenden Unterlage
hergestellt.
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Anschließend erfolgt die Herstellung der Beine 3 auf dem Fundamentkörper
1 in Stahl oder Stahlbeton oder in zusammengesetzter Stahl/Stahlbetonbauweise, wobei
im vorliegenden Ausführungsbei spiel vier an den Ecken eines Quadrats liegende Beine
verwendet werden. Es können auch anstelle von vier Beinen s.B. drei Beine oder statt
mehrerer Beine ein zentrales Bein verwendet werden.
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Der Fundamentkörper 1 bildet in jedem Fall mit den Beinen 3 ein gemeinsames
Teil.
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Als nächster Schritt folgt die Herstellung des Speichers 4, der ebenfalls
als schwimmfähiger Hohlkörper in Stahl oder Stahlbeton oder in kombinierter Stahl/Stahlbetonbauweise
auf dem Fundamentkörper 1 erstellt wird. Im Speicher 4 ist für jedes der Beine 3
ein zum Speicherinnenraum hin dichter Durchtrittskanal 5 (Fig. 8) vorgesehen, so
daß der Speicher relativ zum Fundamentkörper mit den Beinen als Führung auf und
ab bewegt werden kann.
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Auf der Oberseite des Speichers 4 sind in Fortsetzung der Eanäle 5
hülsenartige Verlängerungen 6 vorgesehen, die untereinander durch ein Stahlgerüst
7 versteift sind. Die Speicherböhe kann je nach Bedarf verändert, äußerstenfalls
bis unmittelbar unter die Arbeitsplattform vergrößert werden. Nach Fertigstellung
des Speichers 4 wird dieser leicht lösbar mit dem Fundamentkörper 1 verbunden. Diese
Verbindung erfolgt vorzugsweise am oberen Ende 8 der Verlängerungen 6 auf kraftschlüssige
Weise, wobei die Verriegelung durch mechanische, hydraulische oder pneumatische
Mittel vorgenommen werden kann. Zusätzlich oder anstelle der kraftschlüssigen Verriegelung
kann auch eine formschlüssige Verriegelung vorgesehen werden.
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Anschließend erfolgt die Herstellung und Montage der Plattform 9 auf
dem Speicher 4, wobei die Plattform auf den Verlängerungen 6 aufliegt. In der Plattform
9 sind vier Löcher lo (Fig. 7) für die Beine 3 vorgesehen, so daß auch die Plattform
mit den Beinen als Führung relativ zum Pundamentkörper 1 und zum Speicher 4 auf
und ab bewegbar ist. An der Plattform
sind ebenfalls Mittel 11 zu
ihrer Verriegelung mit den Beinen 3 vorgesehen, die vorzugsweise die gleiche Ausbildung
besitzen wie die Verriegelungsmittel 8 am Speichert Die Plattform wird dann anschließend
mit allen erforderlichen Produktions-, Versorgungs- und navigatorischen Einrichtungen
ausgerüstet, d.h. am Ende des Herstellungsprozesses liegt die komplette Plattform
so vor, wie sie am Einsatzort später verwendet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist auf der Plattform ein Gerüst 12 angeordnet, das als Bohrgerüst oder als Förderturm
bei der Produktion von Erdöl oder Erdgas dient. Demzufolge sind unterhalb des Gerüstes
12 in der Plattform 9 ein weiteres Loch 13 und im Speicher 4 ein weiterer Durchtrittskanal
14, der sich im Fundamentkörper 1 fortsetzt, vorgesehen.
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Die fertige Einheit wird dann aufgeschwommen und steht damit zum Transport
zum Einsatzort bereit. Gemäß Fig. 2 wird die Einheit soweit aufgeschwommen, daß
der Fundamentkörper 1 noch genügend Freibord bis zur Wasseroberfläche für den Seetransport
besitzt. Die Einheit hat damit einen Tiefgang, der es erlaubt, alle gewöhnlichen
Seeschiffahrtsstraßen und Häfen ohne zusätzliche Schwimmhilfen zu befahren, und
die Lage iat so stabil, daß sie allen üblicherweise zu erwartenden Seewetterbedingungen
mit Sicherheit gewachsen ist. Zu der geringen Tauchtiefe und der stabilen Lage trägt
auch der beim beschriebenen Ausführungsbeispiel etwa 90 m betragende Durchmesser
des Puedamentkörpers bei.
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Das Aufschwimmen braucht nicht erst nach der vollständigen Fertigstellung
der Einheit zu erfolgen, sondern kann je nach den Gegebenheiten auch schon früher
vorgenommen werden, beispielsweise schon nach Herstellung des Fundamentkörpers,
nach Herstellung der leine, nach Herstellen des Speicherbehälters oder nach Herstellen
der Plattform.
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Die schwimmende Einheit wird nunmehr mittels Schleppern zum Einsatzort
überführt. Dort wird die Einheit allseitig über sternförmig ausgelegte, am Ende
mit Ankern versehene rissen 16 (Fig. 3) verankert. Dann wird bei ruhiger See der
Fundamentkörper bis zu einem bestimmten tibergewicht gegenüber dem Auftrieb geflutet.
Dabei erfährt die ganze Einheit eine Vergrösserung der Tauchtiefe, wobei auch der
Speicher 4 teilweise unter die Wasseroberfläche 15 gelangtund zwar so tief, daß
nunmehr der Schwimmkörper des Speichers die ganze Einheit trägt. Eine weitere Erhöhung
der Tauchtiefe kann aus Gründen der Stabilität erforderlich werden, damit die Reinheit
beim Absenken des Fundamentkörpers 1 mit Sicherheit stabil bleibt.
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Zur Vorbereitung der in Fig. 3 dargestellten Absenkung des Fundamentkörpers
1 wird dessen Verbindung mit dem Speicher 4 an den Enden 8 gelöst, und mit Hilfe
von nicht dargestellten Winden oder Kranken auf dem Speicher 4 wird der Fundamentkörper
1 über Seile 18 bis auf die Meeressohle 17 abgesenkt. Hierbei verringert sich wieder
die Tauchtiefe des Speichers 4, und die gesamte Anordnung nimmt schließlich die
in Fig. 4 dargestellte Lage ein, wobei die gewünschte endgültige Höhenlage der Plattform
9 durch geringfügiges fluten oder Lenzen des Speichers 4 hergestellt werden kann.
Nunmehr wird die Plattform 9, die sich etwa 20 m über der Wasseroberfläche 15 befindet,
durch die Verriegelungsmittel 11 an den Beinen 3 festgelegt.
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Bei ruhiger See kann jetzt der Speicher 4 bis zu einem kleinen Übergewicht
gegenüber dem Auftrieb geflutet werden. Dabei taucht er tiefer in das Wasser ein
und löst sich von der Plattform, wird aber gemäß Fig. 5 über Seile 19 noch von der
Plattform aus gehalten. Durch weiteres Nachlassen der Seile 19 durch auf der Plattform
9 angebrachte Winden oder Trane wird dann der Speicher 4 auf den Fundamentkörper
in die in Fig. 6 dargestellte Lage abgesenkt und bei 8 mit den Beinen 3 verriegelt.
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Aus Fig. 6 ist deutlich ersichtlich, daß durch den Speicher 4
in
Verbindung mit den Verlängerungen 6 und deren Aussteifung 7 die wirksame Knicklänge
der Beine erheblich verkürzt und damit die statischen Bedingungen des Systems verbessert
werden.
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Alle Vorgänge des Absenkens und Absetzens des Speichers 4 und des
Fundamentkörpers 1 können reversibel gestaltet werden, so daß die Plattform bei
Bedarf wieder aufschwimmen und umgesetzt werden kann.
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Falls nach dem Absetzen des Fundamentkörpers 1 und Verriegeln der
Plattform 9 an den Beinen 3 eine geringfügige Schiefstellung festgestellt werden
sollte, so läßt sich dies durch Ausfahren nicht dargestellter hydraulischer Stempel
von der Pundamentplatte aus regulieren. Anschließend kann dann der zwischen der
Unterseite des Fundamentkörpers und der Meeressohle vorhandene Zwichenraum in bekannter
Weise verpresst werden.
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Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 1 bis 8 dargestellten Anordnung.
Wenn der Pundamentkörper 1 bei der zuvor beschriebenen Anordnung flach auf der Meeressohle
aufliegt, können unter Umständen Kolkungen eintreten, d.h. durch Wasserwirbel oder
Wasserströmungen im Meeresgrund gebildete Austiefungen.
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Diese nach dem Absetzen des Fundamentkörpers erst eintretenden tolkungen,
die beträchtliche Tiefen erreichen können, führen das zu einer Schiefstellung und
unter Umständen sogar zum Verlust der Plattform, wenn die Möglichkeit ihres Auftretens
nicht rechtzeitig erkannt wird. Dieser Gefahr kann dadurch entgegengewirkt werden,
daß der Sundamentkörper 1 unterteilt wird, und zwar sind bei der in Fig. 9 dargestellten
Anordnung anstelle eines flächigen Fundamentkörpers an den Rußenden der Beine 3
Lufttanks 20 angebracht, die die Beine ringförmig umgeben und deren Durchmesser
vergrößern Diese Lufttanks 20
dienen dann zugleich als Auflage
für den Speicher 4, der dadurch in einer solchen Höhe über der Meeressohle 17 liegt,
daß Kolkungen die Standfestigkeit und Lage der Plattform nicht mehr beeinträchtigen
können. Die Bufttanks 20 sind untereinander durch Stahlträger 21 ausgesteift. Zur
weiteren Erhöhlung der Standfestigkeit kann die ganze Anlage durch Pfähle 22 tiefgegründet
werden, die beim Transport zum Einsatzort bereits innerhalb der Beine 3 vorhanden
sind und nach Absetzen der Anordnung auf der Meeressohle in den Untergrund eingerammt
werden, worauf die Pfahlenden innerhalb der Beine 3 durch Verpressen in bekannter
Weise festgelegt werden.
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Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer
Phase, die der in Fig. 5 dargestellten Phase entspricht,bei dWr ein System von vier
Fundamentkörpern gerade auf die Meeressohle abgesetzt worden ist. Auch hier sind
wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 die Sundamentkörper am Fußende der
Beine 3 als Lufttanks 20 ausgebildet, wobei die Bufttsnks durch Stahlträger 21 untereinander
verateift sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind im Speicher 4 Ausnehmungen 23
vorgen, @en, die in ihren Abmessungen den äußeren Abmessungen der Lufttanks 20 entsprechen,
so daß der Speicher 4 beim Absenken die Lufttanks 20 übergreift und sich seinerseits
unmittelbar auf der Meeressohle 17 abstützt.
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Die Verwendung des Speichers ist nicht auf die vorübergehende Aufnahme
der geförderten Rohrstoffe beschränkt, sondern es können darin auch andere Betriebs-
und Verbrauchs stoffe wie Trinkwasser, Treibstoff eto. gespeichert werden.
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Die beschriebene Plattform ist zur Anwendung in Wassertiefen bis zu
etwa 100 m geeignet, und die Gesamthöhe von der Unterseite des Sundamentkörpers
bis zum Ende der Beine beträgt dann etwa 130 m.
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