EP3207186A1 - Gründung eines offshore-bauwerks - Google Patents

Gründung eines offshore-bauwerks

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EP3207186A1
EP3207186A1 EP15778340.8A EP15778340A EP3207186A1 EP 3207186 A1 EP3207186 A1 EP 3207186A1 EP 15778340 A EP15778340 A EP 15778340A EP 3207186 A1 EP3207186 A1 EP 3207186A1
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EP
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seabed
foundation system
platform structure
anchor
monopile
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Daniel Bartminn
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RWE Renewables Europe and Australia GmbH
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Innogy SE
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a foundation system for the foundation of an offshore structure. Furthermore, the invention relates to a method for establishing an offshore structure and an offshore structure with a corresponding foundation system.
  • Offshore structures within the meaning of the present invention are, for example, substations, wind power plants or drilling or production platforms.
  • a pile foundation in the seabed is required lent.
  • Common foundation types are, for example, so-called monopiles, jackets, tripods or tripiles.
  • jackets in the base area are three- or four-sided truss structures made of steel tubes, the upper end of which protrudes from the sea after installation.
  • a jacket can e.g. a conventional wind turbine, a transformer platform or a drilling platform are built.
  • monopiles are preferably used when founding wind turbines in water depths of up to 35 m, since this type of foundation is less expensive.
  • at least one substation of the wind turbine is assigned and positioned in the immediate vicinity of the wind turbine.
  • the voltage generated by the wind turbine can be transformed from, for example, 33 kV to 155 kV and rectified in order to be able to be transmitted over large distances with low loss by means of high-voltage direct-current (HVDC) transmissions.
  • HVDC high-voltage direct-current
  • monopiles are also used for the establishment of substations, since their installation, as described above, is much simpler than, for example, the installation of a jacket.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a foundation system for offshore structures, by means of which low-cost and fast offshore structures can be established, and which furthermore have a high degree of stability, so that the offshore founded by means of the foundation system according to the invention Buildings have smaller vibration amplitudes. It is another object of the present invention to provide a low-cost, fast-erecting and stable offshore structure and method for constructing such an offshore structure.
  • the foundation system according to the invention for the foundation of an offshore structure comprises a monopile with an anchoring section which can be anchored in the seabed and a connecting section arranged at the opposite end.
  • the foundation system further comprises a directly connectable to the connecting portion of the monopile or indirectly via a transition piece connectable and above the water surface anordenba- re platform structure.
  • the foundation system according to the invention is characterized in that it comprises at least two stabilizing devices, which can be directly connected to the platform structure or indirectly via the transition piece with the platform structure and brought into contact with the seabed, so that tensile and / or compressive forces between the seabed and the platform structure are transferable by means of stabilizing means.
  • stabilizing devices attachment points of the stabilization devices on the platform structure or on the transition piece, together with the connecting portion of the monopile in the mounted state of the foundation system, span a plane with a horizontal extension component.
  • the stabilizers can be arranged symmetrically to the monopile or asymmetrically to the monopile. Furthermore, the monopile can be arranged centric or eccentric to the stabilizers.
  • the foundation system may comprise at least three stabilization devices, which can be connected to the platform directly or directly to the platform via the transition piece and can be brought into contact with the seabed.
  • the attachment points of the stabilizers on the platform structure or on the transition piece then clamp in the mounted state of the foundation system on a plane having a horizontal extension component.
  • the attachment points span a horizontal plane or the plane spanned by the attachment points has a horizontal extension component, horizontal swaying movements of the platform structure caused by horizontal forces (wind and waves) can occur. counteracted and reduced by means of the stabilizers.
  • the stabilizing devices the intrinsic oscillation frequency of the offshore structure established by means of the foundation system according to the invention is increased in a region which is outside the customary wave frequency spectrum so that resonant rocking of the offshore structure by wind and / or waves is avoided , Further, by providing the stabilizers, it is achieved that even larger offshore structures can be established on monopiles, without having to accept a lower stability of the offshore structure.
  • a jacket must be used to establish the offshore structure in order to achieve a desired stability.
  • the establishment of an offshore structure with the aid of a monopile is much simpler, less time-consuming and less expensive than the creation of an offshore structure by means of a jacket.
  • the mutual distance of the attachment points to each other is preferably greater than the cross-sectional dimension of the monopile.
  • increased stabilization forces can be transmitted to the platform structure by the stabilizers.
  • the stabilization devices can be indirectly connected to the platform structure via a transition piece, that is to say via a coupling device.
  • the foundation system comprises three stabilizers
  • the stabilizers and more specifically the attachment points of the stabilizers to the platform structure and / or to the transition piece, are arranged at three vertices of a triangle.
  • four stabilizing devices can in plan view of the foundation system, the contact points of the stabilization devices to the platform structure and / or be arranged at the transition piece at vertices of a rectangle or a square or in general a square polygon. Only by the feature that the contact points of the stabilizing devices with the platform structure and / or with the transition piece span a plane with a horizontal extension component, arbitrarily oriented horizontal forces can be absorbed by the stabilizers, so that an excessive movement of the offshore structure by means of stabilization facilities is prevented.
  • the stabilization devices run perpendicularly from the platform structure and / or from the transition piece in the direction of the seabed. Due to the vertical extension of the stabilization devices, forces exerted on the offshore structure by means of wind and / or waves can be absorbed particularly effectively by the stabilization devices.
  • the stabilizing devices are each designed as stabilizing supports, which are displaceably connected to the platform structure and / or with the transition piece and can be lowered from the platform structure and / or the transition piece to the seabed.
  • the stabilizing supports with the platform structure and / or with the transition piece can be locked, so that on the respective stabilizing supports axially extending compressive forces and shear forces can be transmitted to the seabed.
  • An appropriate design of the foundation system offers the advantage that no anchoring of the stabilization devices in the seabed or in the seabed are absolutely necessary to counteract fluctuations in the offshore structure.
  • the installation of the offshore structure is very simple, because the offshore structure only needs to be set down on the monopile or on a platform held by the monopile and connected thereto, whereupon the stabilization supports, for example, mounted in guide sleeves, rest on the sea. Resboden be lowered to be locked after contact with the seabed with the platform structure and / or with the transition piece.
  • the stabilization devices can each be connected to the seabed, so that tensile forces and compressive forces between the seabed and the platform structure can be transmitted via the respective stabilization devices.
  • the respective connections can be realized, for example, via anchors.
  • the stability of the offshore structure increases again, since a fluctuating motion can be compensated by a pressure-loaded stabilizer and one of these oppositely arranged on train loaded stabilizers.
  • the stabilizing devices are each designed as flexible tension elements, which are each connectable to the seabed.
  • a pulling element can be an anchor line, an anchor chain or an anchor cable or, in general, a flexible tension element.
  • An embodiment of the stabilization devices as tension elements offers the advantage that the platform structure and / or the coupling piece carrying it can be constructed in a structurally simple manner, since no stabilization supports must be displaceably connected to the platform structure and / or to the transition piece.
  • the tension elements may be wound on a roll prior to fixation in the seabed, so that after connecting the offshore structure with the monopile or with the platform structure, the tension elements are unwound from the rollers until they are in contact with the seabed, whereupon the Tensile elements are connected to the seabed in a suitable manner.
  • the foundation system comprises a number of tie rods corresponding number of foundation piles, each one with a Falling anchors connected to the traction elements and in each case one encapsulation column which is cast in situ within the seabed and extends over a length within the seabed.
  • a drop anchor and at least one tension element connected to the fall anchor an anchor point can be placed in the seabed on which the tension element is struck.
  • the fall anchor is sized, for example, in terms of its mass and geometry so that it penetrates due to its kinetic energy in free fall to a predetermined depth in the seabed. This takes in the case of this ailing anchorage trunk or the attached to this tension element. On the tension element, one or more Vergussmassetechnischen be attached, which are also taken from the fall anchor.
  • a curable potting compound for example a concrete curable under water, is then pressed under pressure into the firing channel, the tension elements simultaneously serving to reinforce the potting mass column thus produced in situ.
  • a so-called torpedo pile which has a torpedo-shaped base body with a Eindringpitze, and the end is provided with a plurality of torpedo wings for the purpose of stabilization.
  • the torpedo body may for example be hollow and comprise one or more ballast chambers, which can be filled with a ballast.
  • the advantage is achieved that a relaxation of the building to be built can be done on one or more tension elements, which naturally leaves a certain amount of space in the placement of the offshore structure, so that the setting of the foundation piles not by a template or the underwater structure of the building is specified.
  • a corresponding design of the foundation system eliminates the setting of piles by means of piling.
  • the process of setting the torpedo / fall arrester is unique, whereas ramming piles is associated with a recurring sound entry into the marine environment.
  • a plurality of traction elements can also be attached to a fall anchor, although the following is a tension element in each case.
  • a tension element is a flexible tension element which can transmit only tensile forces, but not compressive forces.
  • the fall anchor is designed as a stimulable fall anchor, wherein the fall anchor liquefies in an excited state, the seabed in a vicinity of the fall anchor, so that penetration of the fall anchor is supported in the seabed.
  • An excited state of the fall anchor may in particular be a state in which the fall anchor vibrates, so that the seabed is liquefied in the vicinity of the drop anchor.
  • the anchor vibrations may be generated by an internally mounted imbalance mass upon impact or impact on the seafloor with an internal suspension within the anchor so that the internal frequency of vibration of the soil excitation frequency is typically in the range 15-45Hz , corresponds.
  • the foundation pile comprises a protective casing extending over a partial length of the potting column.
  • the foundation pile comprises a sheet pile enclosure which extends over a partial length of the casting slurry column.
  • the foundation system comprises a tensioning device, by means of which the tension elements connected to the seabed can be subjected to force.
  • a further increased stability of the offshore structure can be achieved.
  • the platform structure is designed as a transformer and / or the transformer comprises the platform structure.
  • an offshore structure comprising a foundation system as described above, wherein the offshore structure is positioned on and connected to the monopile of the foundation system, the stabilization means being in contact with the seabed. All advantageous embodiments, which are described in connection with the foundation system, can of course also be advantageous embodiments of the offshore structure.
  • the object underlying the invention is achieved by a method for establishing an offshore structure, the method comprising the following method steps:
  • the method of establishing an offshore structure using a foundation system comprising a number of foundation piles corresponding to the number of tension members, each casting a fall anchor connected to one of the tension members and one each in-situ within the seabed and within the seabed comprising a potting mass column extending over a length, having the following further process steps:
  • the displacement channel generated by the fall anchor when immersed in the sediment of the seabed / seabed is called.
  • the method has the advantage over conventional pile foundations that a bracing of the building to be erected can take place on one or more tension elements, which naturally leaves a certain amount of freedom in the placement of the offshore structure, so that the setting of the foundation piles is not achieved by a template or the underwater structure of the building is given.
  • the potting compound is introduced over at least a partial length of the tension element in the firing channel, wherein the tension element remains in the cured potting compound.
  • the tension element serves on the one hand the reinforcement of the potting compound, on the other hand, the bracing of the offshore structure to be built. In this case, the depth to be reached by the fall arrester is reduced, since the necessary for bracing the main structure on the tension element Liehe jacket friction is reduced and is supplied by the Vergussmasse emotions.
  • the fall anchor is expediently provided with ballast prior to dropping off, with the ballast mass being chosen such that the fall anchor penetrates into the seabed up to a viable soil horizon.
  • the drop anchor is suspended from a discharge line and the dropping takes place by actuating a triggering mechanism on the discharge line.
  • the fall anchor is struck in this case both on the discharge line as well as on one or more tension members.
  • the drop anchor may be inserted through a protective tube or sheet pile enclosure into the seabed with the protective tube or sheet pile enclosure previously set.
  • the seabed may be fluidized below the protective tube or within the sheet pile enclosure prior to dropping the fall anchor by injection of compressed air or water.
  • the protective tube is pumped empty before the drop anchor, so that the kinetic energy with which the fall anchor can penetrate into the seabed significantly increases.
  • the protective tube which may extend beyond the seabed, for example, can be pumped full of liquid, so that an increased hydrostatic pressure is built up at the base of the tube through the liquid column, which facilitates the penetration of the drop anchor into the seabed.
  • the liquid column can be adjusted accordingly, for example, with regard to its specific weight.
  • Figure 1 a schematic representation of an established by means of the foundation system according to the invention offshore structure
  • Figure 2 An offshore structure based on a foundation system according to an alternative embodiment of the present invention.
  • like reference numerals denote like components or like features, so that a description made with respect to a figure with respect to a component also applies to the other figures, so that a repetitive description is avoided.
  • FIG. 1 shows an offshore structure 1, which is founded on the seabed U by means of a foundation system according to the invention.
  • the foundation system has a monopile 10 with an anchoring section 11 that can be anchored in the seabed U and a connecting section 12 opposite the anchoring section 11.
  • the anchoring portion 1 1 is set, for example, by ramming or flushing in the seabed U.
  • the foundation system according to the invention further comprises a connectable to the connecting portion 12 of the monopile 10 platform structure 3.
  • the platform structure 3 is connected directly to the monopile 10.
  • the platform structure 3 is connected to a between the monopile 10 and the platform structure 3 arranged transition piece. A corresponding transition piece is not shown in the figures.
  • connection structure 2 is placed in the form of a substation 2.
  • Substation 3 comprises a large number of individual components, which allow the weight of the substation to easily rise to over 1000 tonnes.
  • connection structure 2 is formed in the form of a substation 2.
  • connection structure 2 according to the invention as Windkraf tan leach or be designed as a drilling or production platform.
  • the foundation system according to the invention comprises at least two stabilization devices 20.
  • the stabilization devices 20 are designed as support feet or as stabilization supports 21.
  • the stabilizing supports 21 are each directly with the platform structure 3 connected and lowered to the seabed U.
  • the stabilizing supports 21 are already set down on the seabed U. The installation can take place in such a way that the platform structure 3 is placed on the connecting section 12 of the monopile 10, in which state the stabilizing supports 21 in guide sleeves of the platform structure 3 are in an upper position, so that they are not downwardly in Towards the bottom of the sea U.
  • the stabilizing supports 21 After connecting the platform structure 3 with the monopile 10, the stabilizing supports 21 are lowered onto the seabed U, so that they are in contact with the seabed U. Subsequently, the stabilizing supports 21 are locked to the platform structure 3, so that on the respective stabilizing supports 21 axially extending thrust forces on the seabed U are transferable. Since the guide sleeves on the platform structure 3 are spaced apart such that they form a plane with a horizontal extension component, in the present example a horizontal plane, and the stabilizing supports 21 are arranged at the four corners of the platform structure 3, horizontal forces, the act on the monopile 10 or on the substation 2, are collected by the stabilizing supports 21. This horizontal force can be caused for example by wind, which acts on the monopile 10 and the substation 2.
  • the stabilizing supports 21 also cause the oscillation frequency of the offshore structure to change such that it lies outside the usual wave frequency spectrum.
  • the resonant frequency of the offshore structure 1 established by means of the foundation system according to the invention is above 0.25 Hz and usually also above 0.3 Hz.
  • FIG. 2 shows an offshore structure 1 that is founded on the seabed U by means of a foundation system according to a further embodiment of the present invention.
  • the stabilizers 20 are formed as flexible tension elements 22 which are connectable to the seabed U.
  • Tension elements 22 in the sense of the present invention are anchorage 22, anchor cables 22, anchor chains 22 or, in general, flexible tension elements 22.
  • Flexible tension elements 22 in the sense of the present invention are tension elements via which tensile forces, but no shear forces can be transmitted.
  • the foundation system also includes four drop anchors 31 in the form of four torpedo sections 31 which are each connected to a tension element 22.
  • the drop anchors 31 are part of foundation piles 30, which in addition to the drop anchor 31 include potting columns 32.
  • the installation of the foundation system is such that, after connecting the platform structure 3 with the connecting portion 12 of the monopile 10, the respective fall anchors 31 are dropped from a predetermined height into the seabed U with tension members 22 connected to them, so that the drop anchors 31 Form shot channel.
  • a curable potting compound is introduced, which form the Vergussmasstäulen 32 shown in Figure 2. Consequently, only tensile forces can be transmitted via the tension elements 22, whereby due to the arrangement of the attachment points of the tension elements 22 on the platform structure 3 horizontal forces can be compensated from any direction, since the attachment points of the tension elements 22 on the platform structure 3 span a plane with a horizontal extension component ,
  • the foundation system further comprises a clamping device, not shown in Figure 2, by means of which the tension elements 22 can be tensioned, whereby the stability of the founded by means of the foundation system offshore structure 1 increases again.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Gründungssystem für die Gründung eines Offshore-Bauwerkes (1), umfassend einen Monopile (10) mit einem im Meeresboden (M) verankerbaren Verankerungsabschnitt (11) und einem am gegenüberliegenden Ende angeordneten Verbindungsabschnitt (12), und umfassend eine mit dem Verbindungsabschnitt (12) des Monopiles (10) direkt verbindbare oder über ein Übergangsstück mittelbar verbindbare und oberhalb der Wasseroberfläche anordenbare Plattformstruktur (3). Das erfindungsgemäße Gründungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest zwei Stabilisierungseinrichtungen (20, 21, 22) umfasst, die jeweils direkt mit der Plattformstruktur (3) oder mittelbar über das Übergangsstück mit der Plattformstruktur (3) verbindbar und mit dem Meeresboden (M) in Kontakt bringbar sind, so dass Zug- und/oder Druckkräfte zwischen dem Meeresboden (M) und der Plattformstruktur (3) übertragbar sind, wobei Befestigungspunkte der Stabilisierungseinrichtungen (20, 21, 22) an der Plattformstruktur (3) oder an dem Übergangsstück zusammen mit dem Verbindungsabschnitt (12) des Monopiles (10) im montierten Zustand des Gründungssystems eine Ebene mit einer horizontaler Erstreckungskomponente aufspannen.

Description

GRÜNDUNG EINES OFFSHORE-BAUWERKS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gründungssystem für die Gründung eines Offshore-Bauwerks. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gründung eines Offshore-Bauwerks sowie ein Offshore-Bauwerk mit einem entsprechenden Gründungssystem. Offshore-Bauwerke im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Umspannwerke, Windkraftanlagen oder Bohr- oder Förderplattformen.
Für bestimmte Fundamenttypen für Offshore-Bauwerke, insbesondere für Off- shore-Windkraftanlagen, ist eine Pfahlgründung im Meeresuntergrund erforder- lieh. Gängige Fundamenttypen sind beispielsweise sogenannte Monopiles, Ja- ckets, Tripods oder Tripiles. So sind Jackets beispielsweise in der Grundfläche drei- oder viereckige Fachwerkkonstruktionen aus Stahlrohren, deren oberes Ende nach der Installation aus dem Meer herausragt. Auf ein Jacket kann z.B. eine herkömmliche Windkraftanlage, eine Umspannplattform oder eine Bohrplattform errichtet werden.
Bei einem Jacket-Fundament müssen beim Setzen der Pfähle diese in einem vorgegebenen Abstand am Meeresuntergrund beim sogenannten„Prepiling" positioniert werden, was über entsprechende Schablonen sichergestellt wird. Dies setzt voraus, dass die Untergrundbeschaffenheit derart ist, dass alle zu setzenden Pfähle bis zu einem vorgegebenen tragfähigen Bodenhorizont des Meeresuntergrunds vorgetrieben werden können. Variationsmöglichkeiten bezüglich des Ab- standes oder des Ortes für das Setzen der Pfähle bestehen keine. Auf die Stahlpfähle wird dann bei einem Jacket-Fundament eine Stahlgitterstruktur/Stahlrohrstruktur aufgesetzt, die oberhalb des Meeresspiegels ein sogenanntes„Transition Piece" (Übergangsstück) aufnimmt. Das Transition Piece nimmt dann das eigentliche Bauwerk, beispielsweise in Form eines Umspannwerkes, auf. Insofern werden bei Gründung von Windkraftanlagen in Wassertiefen von bis zu 35 m vorzugsweise Monopiles verwendet, da diese Art der Gründung weniger aufwendig ist. Üblicherweise ist zumindest ein Umspannwerk der Windkraftanlage zugeordnet und in unmittelbarer Nähe der Windkraftanlage positioniert. In dem Umspannwerk kann die von der Windkraftanlage erzeugte Spannung von beispielsweise 33kV auf 155kV transformiert und gleichgerichtet werden, um mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ) über große Entfernungen verlustarm übertragen werden zu können. Wünschenswerterweise werden für die Gründung von Umspannwerken auch Monopiles verwendet, da deren Installation, wie oben bereits beschrieben, sehr viel einfacher ist als beispielsweise die Installation eines Jackets. Aufgrund der großen Ausdehnung und vor allem aufgrund der großen Masse eines Umspannwerkes von bis zu mehr als 1000 Tonnen stellt dieses bei der Gründung auf einem Monopile eine große Schwingmasse dar. Aufgrund von Windbeaufschlagung des Umspannwerkes und aufgrund der Wind- und Wellenbeaufschlagung des Monopiles wird die gesamte Struktur zu Schwingungen angeregt, die zum einen die strukturelle Integrität des Monopiles und des Umspannwerkes negativ beeinflussen und ferner bei sich auf dem Umspannwerk befindlichen Personal Übelkeit hervorrufen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gründungssystem für Offshore-Bauwerke bereitzustellen, mittels dem günstig und schnell Off- shore-Bauwerke gegründet werden können, und die weiterhin ein hohes Maß an Stabilität aufweisen, so dass die mittels des erfindungsgemäßen Gründungssystems gegründeten Offshore-Bauwerke kleinere Schwingungsamplituden aufweisen. Ferner liegen der vorliegenden Erfindung die Aufgaben zugrunde, ein kostengünstiges, schnell zu errichtendes und stabiles Offshore-Bauwerk und ein Verfahren zum Errichten eines solchen Offshore-Bauwerkes bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß von einem Gründungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , von einem Offshore-Bauwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und von einem Verfahren zur Gründung eines Offshore- Bauwerkes mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Im genaueren umfasst das erfindungsgemäße Gründungssystem für die Gründung eines Offshore-Bauwerkes einen Monopile mit einem im Meeresboden verankerbaren Verankerungsabschnitt und einem am gegenüberliegenden Ende an- geordneten Verbindungsabschnitt. Das Gründungssystem umfasst ferner eine mit dem Verbindungsabschnitt des Monopiles direkt verbindbare oder über ein Übergangsstück mittelbar verbindbare und oberhalb der Wasseroberfläche anordenba- re Plattformstruktur. Das erfindungsgemäße Gründungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest zwei Stabilisierungseinrichtungen umfasst, die jeweils direkt mit der Plattform struktur oder mittelbar über das Übergangsstück mit der Plattformstruktur verbindbar und mit dem Meeresboden in Kontakt bringbar sind, so dass Zug- und/oder Druckkräfte zwischen dem Meeresboden und der Plattform struktur mittels der Stabilisierungseinrichtungen übertragbar sind. Dabei spannen Befestigungspunkte der Stabilisierungseinrichtungen an der Plattform- struktur oder an dem Übergangsstück zusammen mit dem Verbindungsabschnitt des Monopiles im montierten Zustand des Gründungssystems eine Ebene mit einer horizontalen Erstreckungskomponente auf.
Die Stabilisierungseinrichtungen können symmetrisch zum Monopile oder asym- metrisch zum Monopile angeordnet sein. Ferner kann der Monopile zentrisch oder exzentrisch zu den Stabilisierungseinrichtungen angeordnet sein.
Ferner ist es auch möglich, dass das Gründungssystem zumindest drei Stabilisierungseinrichtungen umfasst, die jeweils direkt mit der Plattform struktur oder mit- telbar über das Übergangsstück mit der Plattformstruktur verbindbar und mit dem Meeresboden in Kontakt bringbar sind. Die Befestigungspunkte der Stabilisierungseinrichtungen an der Plattform struktur oder an dem Übergangsstück spannen dann im montierten Zustand des Gründungssystems eine Ebene auf, die eine horizontale Erstreckungskomponente aufweist.
Da die Befestigungspunkte eine horizontale Ebene aufspannen beziehungsweise die durch die Befestigungspunkte aufgespannte Ebene eine horizontale Erstreckungskomponente aufweist, können horizontale Schwankbewegungen der Plattformstruktur, die durch Horizontalkräfte (Wind und Wellen) verursacht werden, mittels der Stabilisierungseinrichtungen entgegengewirkt und verkleinert werden. Ferner wird durch Bereitstellen der Stabilisierungseinrichtungen die Eigen- schwinkfrequenz des mittels des erfindungsgemäßen Gründungssystems gegründeten Offshore-Bauwerks in einem Bereich erhöht, der außerhalb des übli- chen Wellenfrequenzspektrums liegt, so dass ein resonantes Aufschaukeln des Offshore-Bauwerkes durch Wind und/oder Wellen vermieden wird. Ferner wird durch Bereitstellen der Stabilisierungseinrichtungen erreicht, dass auch größere Offshore-Bauwerke auf Monopiles gegründet werden können, ohne eine geringere Stabilität des Offshore-Bauwerkes in Kauf nehmen zu müssen. Daher kann vermieden werden, dass ein Jacket zur Gründung des Offshore-Bauwerkes verwendet werden muss, um eine gewünschte Stabilität zu erreichen. Die Gründung eines Offshore-Bauwerkes unter Zuhilfenahme eines Monopiles ist bedeutend einfacher, weniger zeitaufwendig und kostengünstiger als die Gründung eines Offshore-Bauwerkes mittels eines Jackets.
Da die Befestigungspunkte der Stabilisierungseinrichtungen an der Plattform struktur oder an dem Übergangsstück eine Ebene mit einer horizontalen Erstreckungs- komponente aufspannen, weist diese aufgespannte Ebene eine Normalenkomponente auf, die parallel zu dem Monopile verläuft.
Ferner ist der gegenseitige Abstand der Befestigungspunkte zueinander vorzugsweise größer als die Querschnittsausdehnung des Monopiles. Dadurch können erhöhte Stabilisierungskräfte durch die Stabilisierungseinrichtungen auf die Plattformstruktur übertragen werden. Selbiges gilt für eine mittelbare Verbindung zwi- sehen den Stabilisierungseinrichtungen und der Plattformstruktur. Die Stabilisierungseinrichtungen können mittelbar über ein Übergangsstück, das heißt über eine Kopplungseinrichtung, mit der Plattformstruktur verbunden sein.
Wenn das Gründungssystem drei Stabilisierungseinrichtungen umfasst, dann sind in Draufsicht auf das Gründungssystem die Stabilisierungseinrichtungen, und im genaueren die Befestigungspunkte der Stabilisierungseinrichtungen an der Plattformstruktur und/oder an dem Übergangsstück, an drei Eckpunkten eines Dreieckes angeordnet. Bei vier Stabilisierungseinrichtungen können in Draufsicht auf das Gründungssystems die Kontaktpunkte der Stabilisierungseinrichtungen an der Plattform struktur und/oder an dem Übergangsstück an Eckpunkten eines Rechteckes oder eines Quadrats oder im Allgemeinen eines viereckigen Polygons angeordnet sein. Lediglich durch das Merkmal, dass die Kontaktpunkte der Stabilisierungseinrichtungen mit der Plattform struktur und/oder mit dem Übergangsstück eine Ebene mit einer horizontalen Erstreckungskomponente aufspannen, können beliebig orientierte Horizontalkräfte mittels der Stabilisierungseinrichtungen aufgefangen werden, so dass ein übermäßiges Bewegen des Offshore-Bauwerkes mittels der Stabilisierungseinrichtungen unterbunden wird.
Vorzugsweise verlaufen dabei die Stabilisierungseinrichtungen senkrecht von der Plattform struktur und/oder von dem Übergangsstück in Richtung Meeresboden. Durch die senkrechte Erstreckung der Stabilisierungseinrichtungen können auf das Offshore-Bauwerk mittels Wind und/oder Wellen ausgeübte Kräfte besonders effektiv durch die Stabilisierungseinrichtungen aufgenommen werden.
Vorzugsweise sind die Stabilisierungseinrichtungen jeweils als Stabilisierungsstützen ausgebildet, die mit der Plattformstruktur und/oder mit dem Übergangs- stück verschiebbar verbunden sind und von der Plattform struktur und/oder dem Übergangsstück auf den Meeresboden absenkbar sind. Dabei sind die Stabilisierungsstützen mit der Plattform struktur und/oder mit dem Übergangsstück verriegelbar, so dass über die jeweiligen Stabilisierungsstützen axial verlaufende Druckkräfte sowie Querkräfte auf den Meeresboden übertragbar sind.
Eine entsprechende Ausbildung des Gründungssystems bietet den Vorteil, dass keine Verankerungen der Stabilisierungseinrichtungen im Meeresboden beziehungsweise im Meeresuntergrund unbedingt notwendig sind, um Schwankbewegungen des Offshore-Bauwerkes entgegenzuwirken. Die Montage des Offshore- Bauwerkes gestaltet sich dabei sehr einfach, denn das Offshore-Bauwerk muss lediglich auf dem Monopile beziehungsweise auf einer von dem Monopile gehaltenen Plattform abgesetzt und mit dieser verbunden werden, woraufhin die beispielsweise in Führungshülsen gelagerten Stabilisierungsstützen auf den Mee- resboden abgesenkt werden, um nach Kontakt mit dem Meeresboden mit der Plattform struktur und/oder mit dem Übergangsstück verriegelt zu werden.
Vorzugsweise sind die Stabilisierungseinrichtungen jeweils mit dem Meeresboden verbindbar, so dass über die jeweiligen Stabilisierungseinrichtungen Zugkräfte und Druckkräfte zwischen dem Meeresboden und der Plattformstruktur übertragbar sind.
Dabei sind die jeweiligen Verbindungen beispielsweise über Verankerungen reali- sierbar. Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungssystems erhöht sich die Stabilität des Offshore-Bauwerkes nochmals, da eine Schwankbewegung durch eine auf Druck belastete Stabilisierungseinrichtung und eine dieser gegenüberliegend angeordneten auf Zug belasteten Stabilisierungseinrichtungen kompensiert werden kann.
Bevorzugterweise sind die Stabilisierungseinrichtungen jeweils als flexible Zugelemente ausgebildet, die jeweils mit dem Meeresboden verbindbar sind.
Ein Zugelement kann eine Ankertrosse, eine Ankerkette oder ein Ankerkabel oder ein ganz allgemein ein flexibles Zugelement sein. Eine Ausbildung der Stabilisierungseinrichtungen als Zugelemente bietet den Vorteil, dass die Plattformstruktur und/oder das dieses tragende Kopplungsstück konstruktiv einfach ausgestaltet sein kann, da keine Stabilisierungsstützen verschiebbar mit der Plattformstruktur und/oder mit dem Übergangsstück verbunden sein müssen.
Beispielsweise können die Zugelemente vor Fixierung im Meeresboden auf einer Rolle aufgewickelt sein, so dass nach Verbinden des Offshore-Bauwerkes mit dem Monopile bzw. mit der Plattform struktur die Zugelemente von den Rollen abgewickelt werden, bis diese mit dem Meeresboden in Kontakt stehen, woraufhin die Zugelemente mit dem Meeresboden auf geeignete Art und Weise verbunden werden.
Bevorzugterweise umfasst das Gründungssystem eine der Anzahl der Zugelemente entsprechende Anzahl von Gründungspfählen, die jeweils einen mit einem der Zugelemente verbundenen Fallanker und jeweils ein in in situ innerhalb des Meeresbodens vergossene und sich innerhalb des Meeresbodens über eine Länge erstreckende Vergussmassesäule umfassen. Mittels eines Fallankers und wenigstens einem an dem Fallanker angeschlossenen Zugelement kann ein Ankerpunkt in den Meeresuntergrund gesetzt werden, an dem das Zugelement angeschlagen ist.
Der Fallanker ist beispielsweise hinsichtlich seiner Masse und hinsichtlich seiner Geometrie so bemessen, dass dieser aufgrund seiner kinetischen Energie im freien Fall bis zu einer vorbestimmten Teufe in den Meeresgrund eindringt. Dieser nimmt dabei die an diesem angeschlagene Ankertrosse beziehungsweise das an diesem angeschlagene Zugelement mit. An dem Zugelement können eine oder mehrere Vergussmasseleitungen befestigt sein, die ebenfalls von dem Fallanker mitgenommen werden. Durch diese Vergussmasseleitung wird sodann unter Druck eine aushärtbare Vergussmasse, beispielsweise ein unter Wasser aushärtbarer Beton, in den Schusskanal eingepresst, wobei die Zugelemente gleichzeitig der Armierung der so in situ hergestellten Vergussmassesäule dienen. Als Fallanker im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein sogenannter Torpedopile vorgesehen, der einen torpedoförmigen Grundkörper mit einer Eindringspitze aufweist, und der endseitig mit mehreren Torpedoflügeln zwecks Stabilisierung versehen ist. Der Torpedokörper kann beispielsweise hohl ausgebildet sein und eine oder mehrere Ballastkammern umfassen, die mit einem Ballast befüllt werden können.
Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungssystems wird der Vorteil erzielt, dass eine Abspannung des zu errichtenden Bauwerkes an einem oder mehreren Zugelemente erfolgen kann, die naturgemäß einen gewissen Freiraum bei der Platzierung des Offshore-Bauwerkes lässt, so dass das Setzen der Gründungspfähle nicht durch eine Schablone oder die Unterwasserstruktur des Bauwerkes vorgegeben ist. Darüber hinaus entfällt bei einer entsprechenden Ausbildung des Gründungssystems das Setzen von Pfählen mittels Rammeinrichtungen. Der Vorgang des Setzens des Torpedos/Fallankers ist einmalig, wohingegen das Rammen von Pfählen mit einem wiederkehrenden Schalleintrag in die Meeresumgebung einhergeht. An einem Fallanker können selbstverständlich auch mehrere Zugelemente angeschlagen sein, obwohl im Folgenden jeweils von einem Zugelement die Rede ist.
Wie bereits oben erwähnt, ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Zugelement ein flexibles Zugelement, welches nur Zugkräfte, nicht hingegen Druckkräfte übertragen kann.
Vorzugsweise ist der Fallanker als anregbarer Fallanker ausgebildet ist, wobei der Fallanker in einem angeregten Zustand den Meeresboden in einem Nahbereich des Fallankers verflüssigt, so dass ein Eindringen des Fallankers in den Meeres- boden unterstützt wird. Ein angeregter Zustand des Fallankers kann insbesondere ein Zustand sein, in dem der Fallanker vibriert, so dass der Meeresboden im Nahbereich des Fallankers verflüssigt wird. Die Ankervibrationen können beim Abwerfen oder beim Aufprall auf den Meeresboden durch eine internen entsprechend gelagerte Unwuchtmasse erzeugt werden, die mit einer internen Aufhän- gung innerhalb vom Fallanker so fixiert ist, dass die interne Schwingfrequenz der Anregungsfrequenz des Bodens, typischerweise im Bereich von 15-45Hz, entspricht.
Vorzugsweise umfasst der Gründungspfahl eine Schutzverrohrung, die sich über eine Teillänge der Vergussmassesäule erstreckt.
Weiter vorzugsweise umfasst der Gründungspfahl eine Spundwandeinfassung, die sich über eine Teillänge der Vergussmassesäule erstreckt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Gründungssystem eine Spanneinrichtung, mittels der die mit dem Meeresboden verbundenen Zugelemente kraftbeaufschlagbar sind. In einer entsprechenden Ausbildung des Gründungssystems kann eine nochmals erhöhte Stabilität des Offshore-Bauwerkes erreicht werden. Vorzugsweise ist die Plattform struktur als Umspanneinrichtung ausgebildet und/oder die Umspanneinrichtung umfasst die Plattformstruktur.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Offshore- Bauwerk gelöst, das ein oben beschriebenes Gründungssystem umfasst, wobei das Offshore-Bauwerk auf dem Monopile des Gründungssystems positioniert ist und mit diesem verbunden ist, wobei die Stabilisierungseinrichtungen mit dem Meeresboden in Kontakt stehen. Sämtliche vorteilhafte Ausführungen, die im Zusammenhang mit dem Gründungssystem beschrieben sind, können selbstverständlich auch vorteilhafte Ausführungen des Offshore-Bauwerkes sein.
Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Gründung eines Offshore-Bauwerkes gelöst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- Verankern eines Verankerungsabschnitts eines Monopiles im Meeresboden;
- Anordnen und Verbinden des Offshore-Bauwerkes auf der Plattformstruktur; und
- In Kontakt bringen der Stabilisierungseinrichtungen mit dem Meeresboden.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren zur Gründung eines Offshore-Bauwerkes unter Verwendung eines Gründungssystems, das eine der Anzahl der Zugelemente entsprechende Anzahl von Gründungspfählen umfasst, die jeweils einen mit einem der Zugelemente verbundenen Fallanker und jeweils ein in situ innerhalb des Meeresbodens vergossene und sich innerhalb des Meeresbodens über eine Länge erstreckende Vergussmassesäule umfassen, folgende weitere Verfah- rensschritte aufweisen:
- Bereitstellen und Anordnen eines Fallankers in einer vorbestimmten Höhe oberhalb des Meeresbodens;
- Befestigen eines Zugelements an dem Fallanker; - Befestigen einer Vergussmasseleitung an dem Zugelement;
- Abwerfen des Fallankers, so dass dieser in den Meeresboden eindringt; und
- Einbringen einer aushärtbaren Vergussmasse in den vom Fallanker beim Eindringen in den Meeresboden erzeugten Schusskanal.
Als Schussanker im Sinne der vorliegenden Erfindung wird der von dem Fallanker beim Eintauchen in das Sediment des Meeresuntergrundes/Meeresbodens erzeugte Verdrängungskanal bezeichnet.
Das Verfahren hat insbesondere den Vorzug gegenüber herkömmlichen Pfahlgründungen, dass eine Abspannung des zu errichtenden Bauwerkes an einem oder mehreren Zugelementen erfolgen kann, die naturgemäß einen gewissen Freiraum bei der Platzierung des Offshore-Bauwerkes lässt, so dass das Setzen der Gründungspfähle nicht durch eine Schablone oder die Unterwasserstruktur des Bauwerkes vorgegeben ist.
Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vergussmasse über wenigstens eine Teillänge des Zugelements in den Schusskanal eingebracht wird, wobei das Zugelement in der ausgehärteten Vergussmasse verbleibt. Das Zugelement dient dabei einerseits der Armierung der Vergussmasse, andererseits der Abspannung des zu errichtenden Offshore-Bauwerkes. Dabei wird die vom Fallanker zu erreichende Tiefe reduziert, da die zur Abspannung der Hauptstruktur an dem Zugelement erforder- liehe Mantelreibung reduziert ist und durch den Vergussmassekörper geliefert wird.
Zweckmäßigerweise wird der Fallanker vor dem Abwerfen mit Ballast versehen, wobei die Ballastmasse so gewählt wird, dass der Fallanker bis zu einem tragfä- higen Bodenhorizont in den Meeresuntergrund eindringt.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Fallanker an einem Abwurfstrang aufgehängt wird und das Abwerfen durch Betätigen eines Auslösemechanismus an dem Abwurfstrang erfolgt. Der Fallanker ist in diesem Fall sowohl an dem Abwurfstrang als auch an eines oder mehrere Zugelemente angeschlagen.
Vorzugsweise kann bei dem Verfahren der Fallanker durch ein Schutzrohr oder eine Spundwandeinfassung in den Meeresuntergrund eingebracht werden, wobei das Schutzrohr oder die Spundwandeinfassung vorher gesetzt wurden. Um ein Eindringen des Fallankers in den Meeresuntergrund zu erleichtern, kann vorgesehen sein, dass der Meeresuntergrund unterhalb des Schutzrohres oder innerhalb der Spundwandeinfassung vor dem Abwerfen des Fallankers durch Injektion von Druckluft oder Wasser fluidisiert wird.
Alternativ kann beispielsweise bei Verwendung eines Schutzrohres vorgesehen sein, dass das Schutzrohr vor dem Abwerfen des Fallankers leergepumpt wird, so dass sich die kinetische Energie, mit der der Fallanker in den Meeresboden ein- dringen kann, signifikant erhöht.
Alternativ kann das Schutzrohr, welches sich beispielsweise über den Meeresboden hinaus erstrecken kann, mit einer Flüssigkeit vollgepumpt werden, so dass am Rohrfuß durch die Flüssigkeitssäule ein erhöhter hydrostatischer Druck auf- gebaut wird, der das Eindringen des Fallankers in den Meeresuntergrund erleichtert. Die Flüssigkeitssäule kann beispielsweise hinsichtlich ihres spezifischen Gewichts entsprechend eingestellt sein. Beispielsweise kann als Flüssigkeit eine Schwerspatlösung Anwendung finden. Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines mittels des erfindungsgemäßen Gründungssystems gegründeten Offshore-Bauwerkes; und
Figur 2: Ein Offshore-Bauwerk, das mittels eines Gründungssystems gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung begründet ist. In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile beziehungsweise gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird.
In Figur 1 ist ein Offshore-Bauwerk 1 dargestellt, das mittels eines erfindungsgemäßen Gründungssystems auf dem Meeresboden U gegründet ist.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass das Gründungssystem einen Monopile 10 mit ei- nem im Meeresboden U verankerbaren Verankerungsabschnitt 1 1 und einem dem Verankerungsabschnitt 1 1 gegenüberliegenden Verbindungsabschnitt 12 aufweist. Der Verankerungsabschnitt 1 1 wird beispielsweise durch Rammen oder Einspülen in den Meeresuntergrund U gesetzt. Das erfindungsgemäße Gründungssystem umfasst ferner eine mit dem Verbindungsabschnitt 12 des Monopi- les 10 verbindbare Plattform struktur 3. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Plattform struktur 3 direkt mit dem Monopile 10 verbunden. Jedoch ist es auch möglich, dass die Plattform struktur 3 mit einem zwischen dem Monopile 10 und der Plattform struktur 3 angeordneten Übergangsstück verbunden ist. Ein entsprechendes Übergangsstück ist in den Figuren nicht dargestellt.
Aus Figur 1 ist ferner ersichtlich, dass auf die Plattform struktur 3 ein Anschlussbauwerk 2 in Form eines Umspannwerkes 2 aufgesetzt ist. Das Umspannwerk 3 umfasst eine Vielzahl von Einzelbauteilen, die das Gewicht des Umspannwerkes leicht auf über 1000 Tonnen ansteigen lässt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass das Anschlussbauwerk 2 in Form eines Umspannwerkes 2 ausgebildet ist. So kann das Anschlussbauwerk 2 erfindungsgemäß auch als Windkraf tan läge oder auch als Bohr- oder Förderplattform ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Gründungssystem umfasst zumindest zwei Stabilisierungseinrichtungen 20. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stabilisierungseinrichtungen 20 als Stützfüße beziehungsweise als Stabilisierungsstützen 21 ausgebildet. Die Stabilisierungsstützen 21 sind jeweils direkt mit der Plattform struktur 3 verbunden und auf den Meeresboden U absenkbar. Bei der in Figur 1 dargestellten Installation sind die Stabilisierungsstützen 21 bereits auf dem Meeresuntergrund U abgesetzt. Die Installation kann derart vonstatten gehen, dass die Plattform struktur 3 auf dem Verbindungsabschnitt 12 des Mono- piles 10 aufgesetzt wird, wobei in diesem Zustand die Stabilisierungsstützen 21 in Führungshülsen der Plattformstruktur 3 sich in einer oberen Stellung befinden, so dass diese nicht nach unten in Richtung des Meeresbodens U herunter ragen. Nach Verbindung der Plattform struktur 3 mit dem Monopile 10 werden die Stabilisierungsstützen 21 auf den Meeresuntergrund U abgesenkt, so dass diese mit dem Meeresuntergrund U in Kontakt stehen. Anschließend werden die Stabilisierungsstützen 21 mit der Plattform struktur 3 verriegelt, so dass über die jeweiligen Stabilisierungsstützen 21 axial verlaufende Schubkräfte auf den Meeresboden U übertragbar sind. Da die Führungshülsen an der Plattform struktur 3 derart voneinander beabstandet sind, dass diese eine Ebene mit einer horizontalen Erstreckungskomponente, in dem vorliegenden Beispiel eine horizontale Ebene aufspannen, und die Stabilisierungsstützen 21 an den vier Eckpunkten der Plattformstruktur 3 angeordnet sind, können horizontale Kräfte, die auf den Monopile 10 oder auf das Umspannwerk 2 wirken, durch die Stabilisierungsstützen 21 aufgefangen werden. Diese horizontale Krafteinwirkung kann beispielsweise durch Wind verursacht werden, der an dem Monopile 10 und an dem Umspannwerk 2 angreift. Ferner werden horizontale Kräfte durch Wellen oder Schiffsanstoß auf den Monopile 10 übertragen. Schwankbewegungen des so gegründeten Off shore- Bauwerkes 1 wird durch die Stabilisierungsstützen 21 folglich zuverlässig entgegengewirkt. Die Stabilisierungsstützen 21 bewirken auch, dass sich die Schwingfrequenz des Offshore- Bauwerkes derart verändert, dass dieses außerhalb des üblichen Wellenfrequenzspektrums liegt. Die Resonanzfrequenz des mittels des erfindungsgemäßen Gründungssystems gegründeten Offshore-Bauwerkes 1 liegt oberhalb von 0,25 Hz und üblicherweise auch oberhalb von 0,3 Hz.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stabilisierungsstützen 21 mit dem Meeresboden U nicht verbunden beziehungsweise in diesem nicht verankert. Jedoch ist es auch möglich, dass die Stabilisierungsstützen 21 mit dem Meeresboden U verbunden, insbesondere verankert sind, so dass über die Stabilisierungsstützen 21 nicht lediglich nur Druckkräfte sondern auch Zugkräfte zwischen dem Meeresboden U und der Plattform struktur 3 übertragen werden können. Durch eine entsprechende Ausbildung des Gründungssystems wird die Stabilität nochmals vergrößert, da bei Krafteinwirkung eine Stabilisierungsstütze 21 Druckkräfte aufnehmen kann und eine andere, dieser Stabilisierungsstütze 21 gegenüberliegende Stabilisierungsstütze 21 Zugkräfte aufnehmen kann. In Figur 2 ist ein Offshore-Bauwerk 1 dargestellt, dass mittels eines Gründungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf dem Meeresuntergrund U gegründet ist. Die Stabilisierungseinrichtungen 20 sind dabei als flexible Zugelemente 22 ausgebildet, die mit dem Meeresboden U verbindbar sind. Zugelemente 22 im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Anker- trosse 22, Ankerkabel 22, Ankerketten 22 oder ganz allgemein flexible Zugelemente 22. Flexible Zugelemente 22 im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Zugelemente, über die Zugkräfte, jedoch keine Schubkräfte übertragbar sind.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an vier Ecken der Platt- formstruktur 3 vier Zugelemente 22 vorgesehen, die jeweils mit dem Meeresboden U verbunden sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Gründungssystem auch vier Fallanker 31 in Form von vier Torpedopiles 31 , die jeweils mit einem Zugele- ment 22 verbunden sind. Die Fallanker 31 sind Teil von Gründungspfählen 30, die zusätzlich zum Fallanker 31 Vergussmassesäulen 32 umfassen.
Die Installation des Gründungssystems verläuft derart, dass nach Verbinden der Plattform struktur 3 mit dem Verbindungsabschnitt 12 des Monopiles 10 die jewei- ligen Fallanker 31 mit an diesen verbundenen Zugelementen 22 aus einer vorbestimmten Höhe in den Meeresboden U fallengelassen werden, so dass die Fallanker 31 einen Schusskanal bilden. In diesen Schusskanal wird dann eine aushärtbare Vergussmasse eingeführt, die die in Figur 2 dargestellten Vergussmassesäulen 32 bilden. Folglich sind über die Zugelemente 22 lediglich Zugkräfte übertragbar, wobei aufgrund der Anordnung der Befestigungspunkte der Zugelemente 22 an der Plattformstruktur 3 horizontale Kräfte aus beliebiger Richtung kompensiert werden können, da die Befestigungspunkte der Zugelemente 22 an der Plattform struktur 3 eine Ebene mit einer horizontalen Erstreckungskomponente aufspannen.
Vorzugsweise umfasst das Gründungssystem ferner ein in Figur 2 nicht dargestellte Spanneinrichtung, mittels der die Zugelemente 22 gespannt werden können, wodurch sich die Stabilität des mittels des Gründungssystems gegründeten Offshore-Bauwerkes 1 nochmals erhöht.
Bezugszeichenliste:
1 Offshore-Bauwerk
2 topside / Anschlussbauwerk / Umspannwerk
3 Plattform struktur / Plattform
10 Monopile
1 1 Verankerungsabschnitt (des Monopiles)
12 Verbindungsabschnitt (des Monopiles)
20 Stabilisierungseinrichtung
21 Stabilisierungsstütze / Stabilisierungseinrichtung
22 Zugelement / Ankertrosse / Ankerkette / Ankerkabel / Stabilisierungseinrichtung
30 Gründungspfahl
31 Fallanker / Torpedopile
32 Vergussmassesäule
M Meeresspiegel / Meeresoberfläche
U Meeresboden / Meeresuntergrund

Claims

Patentansprüche
1 . Gründungssystem für die Gründung eines Offshore-Bauwerkes (1 ), umfassend:
einen Monopile (10) mit einem im Meeresboden (M) verankerbaren Verankerungsabschnitt (1 1 ) und einem am gegenüberliegenden Ende angeordneten Verbindungsabschnitt (12); und
eine mit dem Verbindungsabschnitt (12) des Monopiles (10) direkt verbindbare oder über ein Übergangsstück mittelbar verbindbare und oberhalb der Wasseroberfläche anordenbare Plattform struktur (3),
wobei das Gründungssystem durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: das Gründungssystem umfasst zumindest zwei Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22), die jeweils direkt mit der Plattformstruktur (3) oder mittelbar über das Übergangsstück mit der Plattform struktur (3) verbindbar und mit dem Meeresboden (M) in Kontakt bringbar sind, so dass Zug- und/oder Druckkräfte zwischen dem Meeresboden (M) und der Plattform struktur (3) übertragbar sind; und
Befestigungspunkte der Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22) an der Plattform struktur (3) oder an dem Übergangsstück spannen zusammen mit dem Verbindungsabschnitt (12) des Monopiles (10) im montierten Zustand des Gründungssystems eine Ebene mit einer horizontaler Erstreckungs- komponente auf.
2. Gründungssystem nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
die Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22) sind jeweils als Stabilisierungsstützen (21 ) ausgebildet, die mit der Plattformstruktur (3) und/oder mit dem Übergangsstück verschiebbar verbunden sind und von der Plattformstruktur (3) und/oder dem Übergangsstück auf den Meeresboden (M) absenkbar sind; und
die Stabilisierungsstützen (21 ) sind mit der Plattform struktur (3) und/oder mit dem Übergangsstück verriegelbar, so dass über die jeweiligen Stabilisierungsstützen (21 ) axial verlaufende Druckkräfte sowie Querkräfte auf den Meeresboden (M) übertragbar sind.
3. Gründungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22) jeweils mit dem Meeresboden (M) verbindbar sind, so dass über die jeweiligen Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22) Zugkräfte übertragbar sind.
4. Gründungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22) jeweils als flexibles Zugelement (22) ausgebildet sind, die mit dem Meeresboden (M) verbindbar sind.
5. Gründungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gründungsystem eine der Anzahl der Zugelemente (22) entsprechende Anzahl von Gründungspfählen (30) umfasst, die jeweils einen mit einem der Zugelemente (22) verbundenen Fallanker (31 ) und jeweils ein in situ innerhalb des Meeresbodens (M) vergossene und sich innerhalb des Meeresbodens (M) über eine Länge erstreckende Vergussmassesäule (32) umfassen.
6. Gründungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fallanker (31 ) als anregbarer Fallanker (31 ) ausgebildet ist, wobei der Fallanker (31 ) in einem angeregten Zustand den Meeresboden (M) in einem Nahbereich des Fallankers (31 ) verflüssigt, so dass ein Eindringen des Fallankers (31 ) in den Meeresboden (M) unterstützt wird.
7. Gründungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gründungssystem eine Spanneinrichtung umfasst, mittels der die mit dem Meeresboden (M) verbundenen Zugelementen (22) kraftbeaufschlag- bar sind.
8. Gründungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform struktur (3) als Umspanneinrichtung (3) aus- gebildet ist und/oder die Umspanneinrichtung (2) die Plattform struktur (3) umfasst.
9. Offshore-Bauwerk (1 ), umfassend ein Gründungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Offshore- Bauwerk (1 ) auf dem Monopile (10) des Gründungssystems positioniert und mit diesem verbunden ist, wobei die Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22) mit dem Meeresboden (M) in Kontakt stehen.
10. Verfahren zur Gründung eines Offshore-Bauwerkes (1 ), umfassend die fol- genden Verfahrensschritte:
Verankern eines Verankerungsabschnitts (1 1 ) eines Monopiles (10) im Meeresboden (M);
Anordnen des Offshore-Bauwerks (1 ) auf der Plattformstruktur (3); und in Kontakt bringen der Stabilisierungseinrichtungen (20, 21 , 22) mit dem Meeresboden.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10 unter Verwendung eines Gründungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 5, gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:
- Bereitstellen und Anordnen eines Fallankers (31 ) in einer vorbestimmten
Höhe oberhalb des Meeresbodens;
Befestigen eines Zugelements (22) an dem Fallanker (31 );
Befestigen einer Vergussmasseleitung an dem Zugelement (22);
Abwerfen des Fallankers (31 ), so dass dieser in den Meeresboden (M) ein- dringt; und
Einbringen einer aushärtbaren Vergussmasse in den vom Fallanker (31 ) beim Eindringen in den Meeresboden (M) erzeugten Schusskanal.
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