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Offshore-Plattform Ozshore-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 Ausnahme der zun Bohren und Fördern benötig ten
technischen Einrichtungen, ggf. zur vorübergehenden Sneicherung der geförderten
Rohstoffe sowie zur Aufnahme der Wohn- und Versorgurgseinrichtungen für die Besatzung.
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Es gibt schwimmende und feststehende Anlagen. Zu den schwimmenden
Anlagen gehören Spezialschiffe, deren Einsatzmögliohkeiten aber wegen ihrer Abhängigkeit
von 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 feststehende 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 emplate, 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 schwerden Schwimmeranen herangeführt,
auf dem Gerüst abgesetzt und mit diesem verbunden.
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Eine zweite Möglichkeit des Transports bei dieser Ausführzngsart besteht
darin, daß das Gerüst liegend auf einer besonderen Sohwimmhilfe, z.B. einem hierfür
speziell konstruierten Bloß aus Stahlrohren, eingeschwommen und an Ort und Stelle
durch systematisches Fluten aufgerichtet und abgesenkt wird. Zum Aufrichten und
Absenken werden zahlreiche Biuttæmrs mit entsprechenden Steuer- und Kontrolle inrichtungen
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 Kranen aufgesetzt und befestigt.
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Allen diesen bekannten Anlagen gemeinsam ist ein außerordentlich hoher
Aufwand an Gerät und Zeit für das Aufstellen der
Plattform am Einsatzort.
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 meist weit in See liegen, so daß ein Aufsuchen
von Bluchthäfen nicht möglich ist. Im Hinblick auf die auch heute nur kurzfristig
mit Sicherheit zu stellenden Wettervoraussagen kann somit leicht der Fall eintreten,
daß eine unerwartet einsetzende Schlechtwetterlage die inheit gefährdet oder längere
Wartezeiten an der EinbausteTle erfordert, bis ein gefahrloses Absetzen und tontieren
msglich ist. Es fällt dabei insbesondere bei den bearziten Anlagen noch erschwerend
ins Gewicht, daß das Aufstellen der Plattform in mehreren Etappen vorgenommen werden
mu3. Hohe Risikozeiten sind bei Projekten dieser Größenordnung außerordentlich unerwünscht,
weil - abgesehen von einem Totalverlust durch UMerbeanspruchung und/oder Kentern
-auch eine Verzögerung der Inbetriebnahme zu beträchtlichen 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 Fundamentplatte als Hohlkörper, der zugleich Tanks zur Aufnahme
des geförderten Öls enthält. Die Arbeitsplattform ruhrt 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 höchst
möglichen
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 Konstruktion 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 geräte-aufwendige Spezialausrüstung benötigt
wird, jedoch sind wegen des gewaltigen Gewichts für den 3au und den Transport große
Wassertiefen erforderlich, die an ; leu Ksten, beispielsweise auch an der deutschen
Nord- und Osseeswsve, nicht vorhanden sind. Der Bau dieser Anlagen ist daher auf
Küste mit sehr tiefes Wasser beschränkt. Aber auch bei dieser Ausführungsart wird
die Arbeitsplattform und deren ausrüstung oftmals erst nach erfolgreichetn Absenken
und Absetzen auf dez Meeresboden herangeführt und auf See montiert, was mit all
den oben erwähnten Nachteilen verbunden ist.
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Schließlich sind auch noch Hubinseln bekannt, die vollständig als
Einheit im Dock oder in einer Werft herstellbar sind, so daß die Einheit mit eigener
Kraft oder Schlepperhilfe mit nach oben ausgefahrenen Beinen zum Einsatzort transportiert
werden kann. Am Einsatzort werden dann die Beine von der Plattform aus abgesenkt,
bis sie die Meeressohle erreichen, und anschließend wird die Plattform durch Hub-
und Klinkenvorrichtungen so weit angehoben, daß sie eine ausreichende Höhe über
detn Wasserspiegel besitzt. Bei diesen Hubinseln entfallen die meisten Nachteile
der
zuvor beschriebenen Anordnungen, jedoch sind Hubinseln nur beschränkt belastbar
und bei Wassertiefen, die beispielsweise größer als 90 m sind, nicht mehr einsatzfähig.
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Die Erfindung geht von einer Offshore-Plattform für tiefes Wasser,
insbesondere für Tiefen von mehr als 100 m aus, die aus einer auf Beinen gelagerten
Arbeitsplattform besteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Plattform so
auszubilden, daß sie an Küsten mit flachen Gewässern vollständig hergestellt und
ausgerüstet, über die bestehenden Seewasserstraßen bis in die tiefen Regionen schwimmend
transportiers und am Einsatzort abgesetzt werden kann, ohne daß besondere, große
Kranschiffe erforderlich werden und ohne daß große Risi%ozeien in Kauf genommen
werden müssen.
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DSe gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
a Duß. der Beine schwimmfähige, zur Lagerung auf dem Meeresboden besti-mte Fundamentkörper
angeordnet sind, daß an der Arbeitsplattform im Abstand vonelnander Vorrichtungen
zur lösbaren snQupplung von Schwimmkörpern vorgesehen sind und daß die Beine an
der Arbeitsplattform schwenkbar so angeordnet sind, da3 sie bei der Beforderung
an den Einsatzort zwischen den Schwizkörpern in eine etwa horizontale Lage bewegbar
sind, aus der sie am Einsatzort durch Fluten in ihre vertikale Betriebslage schwenkbar
sind.
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Vorzugsweise sind vier Beine vorgesehen, von denen jeweils zwei an
ihren Fußende durch einen BundamentZörper verbunden sind, und an ihren Kopfenden
sind die Beinpaare um jeweils eine Achse schwenkbar gelagert, die parallel zu den
Längsachsen der Gründungskörper verläuft. Durch die Aufteilung in zwei
Beinpaare
und die Anordnung der Schwenkachsen können beide Paare zur selben Seite hin in eine
etwa horizontale Lage geschwenkt werden, ohne daß sich die Fundamentkörper behindern,
so daß diese beim Transport als Schwimmkörper ausgenutzt werden können, wodurch
die Stabilität der schwimmenden Einheit erheblich gesteigert wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Beinpaare
in der Nähe der Fundamentkörper durch eine Scherenkonstruktion miteinander verbunden,
die im geöffneten Zustand den Abstand der Fundamentkörper voneinander auf der Meeressohle
bestimmt und so weit einknickbar ist, daß die Beinpaare in ihrer ausgeschwen'eten
Transportlage unmittelbar nebeneinanode wiegen bzw. ineinandergreifen. Im Endzustand
übernimmt sie die Zugkräfte aus dem Horizontalsehub der gespreizten Beinpaare.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung naher erläutern.
In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 die Plattform nach dem Absenken am Einsatzort
und nach dem Ausschwimmen der Schwimmkörper, Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 um 900
gedrehte Darstellung der Plattform, Fig. 3 die Plattform in ihrem Zustand während
der Beförderung auf dem Wasser,
Fig. 4 die erste Phase beim Schwenken
der Beine in die Betriebslage, Fig. 5 die Endphase der Schwenkbewegung der Beine,
Fig. 6 die Plattform nach Beendigung der Schwenkbewegung der Beine kurz vor dem
Absetzen auf die Meeressohle und Fig. 7 eine gegenüber Fig. 6 um 900 gedrehte Darstellung
der Plattform.
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Gemäß Fig. 1 und 2 ruht die Arbeitsplattform 1 auf vier Beinen 2 bis
5, die axialsymmetrisch nach allen vier Seiten leicht geneigt sind. Die Beine bestehen
jeweils aus zwei arallel stehenden Rohren 6 und 7, die zur Knickaussteifung und
zur Querkraftübertragung in der Rohrebene durch Fachwerkträger 8 miteinander verbunden
sind. In der senkrecht zur Rohrebene stehenden Ebene sind jeweils die Beine 2 und
3 sowie die Beine 4 und 5 mittels Fachwerkträgern 9 ausgesteift. An den Rußenden
der Beinpaare 2, 3 bzw. 4, 5 ist jeweils ein Fundamentkörper lo bzw. 11 angebracht,
der sich über mehr als die Breite der Fußenden der Rohrpaare erstrec'rt.
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Die Fundamentkörper 10 und 11 bestehen ausStahDBton und/isr Stahl
sind als Hohlkasten ausgebildet, so daß sie für sich schwimmfähig sind. Die Beine
2 bis 5 und die zur Aussteifung dienenden Fachwerkträger bestehen ebenso wie die
Plattform 1 und deren Unterkonstruktion aus Stahl. Die Fundamentkörper lo und 11
können nach Absetzen der Plattform auf der Meeressohle als bpeichertanks für die
geförderten Rohstoffe dienen.
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Während des Seetransports und beim Abschwenken der Beine wird die
Arbeitsplattform durch zwei große Schwimmkörper 15 und 16 in ihrer Lage gehalten.
Diese Schwimmkörper können katamaranartig zusammengekuppelt, auch als Halbtaucher,
ausgebildet sein. Nach dem Absetzen werden sie ausgeschwommen. Die Arbeitsplattform
enthalt an zwei gegenüberliegenden Seiten Aufnahmevorrichtungen 13 und 14 (Fig.
7) zur lösbaren Ankupplung dieser Schwimmkörper.
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In Fig. 1 ist eine Scherenkonstruktion 17 dargestellt, die die Beinpaare
2, 3 mit den Beinpaaren 4, 5 oberhalb der Fundamentkörper 10 und 11 verbindet. In
der in Fig. 1 und 2 dargestellten Betriebslage befindet sich die Scherenkonstruktion
17 in geöffnetem Zustand und bestimmt damit den Abstand der Beinpaare 2, 3 und 4,
5 im Bereich der Fundamentkörper 10 und 11. Die Beinpaare 2, 3 und 4, 5 sind an
der Unterkonstruktion 12 der tOraelu3platt,0rm 1 schwenkbar gelagert, so daß sie
nach der vollständigen Herstellung der Plattform an Stand mit allen erforderlichen
Einrichtungen für Produktion und Versorgung zunächst in die in Fig. 3 dargestellte
Lage gebracht werden können, in der die gesamte Einheit vom Herstellungsort zum
Einsatzort befördert wird. Die Schwenkachsen 18 und 19 der Beinpaare verlaufen dabei
parallel zu den Langsachsen der Fundamentkörper 10 und 11, so daß die Beinpaare
mit den Fundamentkörpern zwischen den Schwimmkörpern 15 und 16 zur selben Seite
in die in Fig. 3 dargestellte annahernd horizontale Lage ausgeschwenkt werden können.
Die Scherenkonstruktion 17 ist hierbei abgewinkelt, und die Anordnung und Lagerung
der Beine und der Verstrebungen ist so getroffen, daß die Beinpaare in der in Fig.
3 dargestellten Transportstellung übereinander und zum Teil auch ineinander liegen
und die beiden Fundamentkörper 10 und 11 das anteilig Beingewicht gemeinschaftlich
tragen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung bildet in der in Fig. 3 dargestellten
Transportlage
eine außerordentlich seetüchtige Einheit, denn die Arbeitsplattform lit dem einen
Ende der Beinpaare wird durch die beiden Schwimmkörper 15 und 16 getragen, während
die Fußenden der Beinpaare durch die Fundamentkörper 10 und 11 getragen werden,
wobei die unterschiedlichen Bewegungen der Fundamentkörper 10 und 11 in bezug auf
die Bewegungen der Schwimmkörper 15 und 16 bei Seegang durch die elastischen Verformungen
der langen Stahlkonstruktion der Beine aufgenommen werden.
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Die Arbeitsfolge beim Absenken und Aufstellen der Plattform geht folgendermaßen
vor sich. Nach Fertigstellung der gesamten Plattform werden an den katamaranartigen
Schwimmkörpern 15 und 16 Schleppleinen 20 von nicht dargestellten Schleppfahrzeugen
befestigt. Nach Eintreffen am Einsatzort wird die ganze Anordnung allseitig an vorbereiteten
Ankern festgelegt.
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Bei ruhigen Wetter werden dann die Fundamentkörper 10 und 11 so weit
geflutet, daß sie mit Übergewicht auf die Meeres sohle herunterschwenken. Dieser
Schwenrvorgang erfolgt in zwei Phasen.
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Zuerst wird gemaß Fig. 4 der Fundameatlrör,Der 11 geflutet und so
weit abgesenkt, bis die zwischen den beiden Beinpaaren vorgesehene Scherenkonstruktion
17 ihre geöffnete Lage erreicht.
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In dieser Lage wird die Gelenlftonstruktion fixiert, so daß sie eine
Druck- und Zugkräfte aufnehmende Versteifung zwischen den beiden Beinpaaren bildet
und diese'in einem vorgegebenen Abstand haLt In der zweiten Phase wird der Fundamentkörper
10 so weit geflutet, bis beide Beinpaare über die in Fig. 5 dargestellte Phase hinaus
die in Fig. 6 dargestellte Endlage erreichen. Um diese Endlage zu erreichen, wird
in der Endphase der Bundament-; körper 10 starker geflutet und der Fundamentkörper
11 etwas gelenzt. Diese gezielte Blut-/Tenzbewegung kann durch-eine
sinnvolle
Trossenführung unterstützt werden. Bei dieser Schwenkbewegung nahert sich die Unterkante
des Schwimmkörpers 11 auf dem beschriebenen Kreisbogen der Meeressohle, so daß während
dieses Vorganges die gesamte Konstruktion mit Hilfe der Schwimmkörper 15 und 16
so hoch gehalten werden muß, daß ein ausreichender Abstand zur Meeres sohle gewahrt
bleibt. Die Bewegung der Fundamentkörper wird mit einem System von Echographen,
deren Geber in der Sohle der undamentkörper eingebaut sind, laufend überprüft, und
danach wird der Absenk- und Absetzvorgang gesteuert. Auch die endgültige Platzwahl
und der Aufstellungswinkel zum Meridian soll im Hinblick auf die gechte waagerechte
Lage mit Echoloten bestimmt werden.
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Nachdem die Beinpaare in ihre Betriebslage gebracht worden sind, wird
die Verbindung am Untergerüst 12 der Arbeitsplatt-or 1 da-lerhaft hergestellt (Fig.
6), z.B. durch eine lösbare oder nicht lösbare Rastverbindung.
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Nun kann die ganze Konstruktion auf dem Meeresboden abgesetzt werden.
Dies geschieht in der Anfangsphase durch teilweises Fluten der katamaranartigen
Schwiwmkörper 15 und 16 und in der Endphase durch hydraulisches Absenken der Gerüstkonstruktion
zwischen den Schwimm1Körpern 15 und t6 und der Arbeitsplattform 1. Für diese letzte
Phase ist ruhige See Voraussetzung. Durch weiteres hydraulisches Absenken der Gerüstkonstruktion
kommen die Schwimmkörper 15 und 16 frei und können für einen neuen Einsatz ausgeschwommen
werden. Fig. 1 und 2 zeigen den Zustand, in dem die Schwimmkörper 15 und 16 bereits
ausgeschwommen sind.
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Die Gründungsflächen der Fundamentkörper 10 und 11 werden in bekannter
Weise mit Beton ausgepresst, und anschließend
werden die Funamentkörper
vollstandig geflutet, so daß dann die Plattform einsatzbereit ist.
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- Patentansprüche -