JP2015509155A - 低ノイズレベルで設置することのできる、洋上プラント、特に洋上風力タービン用の基礎構造およびその設置方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、洋上プラント、特に洋上風力発電所用の基礎構造（１）であって、重力基礎および浮体式の基礎を除く、海底に固定され得る少なくとも１つの基礎部品と、洋上プラントを固定するために基礎部品に取り付けられ得る支持構造（２）とを有する基礎構造（１）に関する。設置中の基礎構造（１）に関して高レベルの環境適合性を達成するために、および簡単で安価な設置を達成するために、基礎部品が、杭（５）であって、埋め込みおよび／または振動貫入によって海底中に導入することができ、有機的および／または非有機的な材料によって海底中に固定することができ、海底に対する垂直線に対して角度をなすように配置される杭（５）であることが提案される。また、本発明は、この基礎構造（１）を海底（４）で組み立てるための方法であって、最初に、接続部品（３）が、海底（４）に挿入される杭（５）によって固定され、次に、支持構造（２）が、接続部品（３）に取り付けられる方法に関する。

Description

低ノイズレベルで設置することのできる、洋上プラント、特に洋上風力発電所用の基礎構造およびその組み立て方法。

本発明は、洋上プラント、特に洋上風力発電所用の基礎構造であって、重力基礎および浮体式の基礎を除く、海底に固定され得る少なくとも１つの基礎部品と、洋上プラントを固定するために基礎部品に取り付けられ得る支持構造とを有する基礎構造に関する。また、本発明は、この基礎構造を海底で組み立てるための方法に関する。

本発明との関連において、「洋上プラント」という用語は、洋上プラットフォームおよび洋上風力発電所を含む。また、洋上プラットフォームは、いわゆる掘削島（ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｓｌａｎｄ）を含む。洋上プラント（特に、洋上風力発電所（ＯＷＥＰｓ：ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｐｌａｎｔｓ））用の一般に知られている基礎は、２つの構造領域に分けることができる。第１の構造領域は、非常に疲労しやすく、かつ海底から始まり、フランジ連結部においてＯＷＥＰのタワーに達するその端部を有する支持構造である。フランジ連結部は、ＯＷＥＰのタワーおよびタービンを支持し、荷重およびこれにより生じる作用を分散する。第２の構造領域は、支持構造、タワー、および風力タービンから生じる荷重を受け、これらを海底に分散し、支持構造の下で海底に配置される基礎部品である。したがって、全体としてのＯＷＥＰは、基礎部品および支持構造を有する基礎ならびにタワーならびにタービンからなる。

ＯＷＥＰ用の基礎を海底に設けるために、基礎部品としてのいわゆる杭の使用が、独国実用新案第２０２０１００１００９４号明細書から知られており、これらの基礎部品の直径は、構造に応じて約１．５ｍ〜約６ｍである。使用される杭の数は、関係する支持構造に依存する。当該技術の現在の状態によれば、様々な鉄骨構造（モノパイル、ジャケット、トライパイル、およびトライポッド）が、杭から構成される基礎に対して設けられる支持構造として知られている。

欧州特許出願公開第２０６７９１３号明細書から知られているジャケット式支持構造は、４つの杭によって海底に取り付けられ、一方、トライパイルおよびトライポッドは、直径のより大きな杭を必要とする。モノパイルに関しては、杭の直径が、他の基礎よりも大幅に大きければ、１本の杭のみで十分である。さらに、独国実用新案第２０２０１１１０１５９９号明細書からは、６つの杭から構成される基礎を有する六角形の支持構造が知られている。

構造および海底の特性に応じて、杭は、海底下に最大で６５メートル打ち込まれる。杭の重量は、海底の特性および選択される支持構造に応じて約２２０〜７００トンである。支持構造の下端（支持構造の足）は、支持構造の足が直径のより大きな打ち込まれた基礎杭に押し入れられるようにして、基礎杭と連結され得る。このとき、基礎杭および支持構造の足は、例えば特別なセメント混合物（グラウト化合物）によって互いに連結される。

杭を使用する基礎の選択肢に加えて、さらに重力基礎が、独国特許出願公開第１０２０１００１２０９４号明細書から洋上風力発電所用の基礎として知られている。これらは、鉄筋コンクリートからなり、最大で約７０００トンの重量になる場合がある。

さらに、国際公開第２０１１／０３０１６７号パンフレットからは、海底中に垂直に埋め込まれたグラウト杭によって潮力発電所のタービンを海面下に取り付けることが知られている。洋上風力発電所に関連するグラウト杭の使用は、米国特許出願公開第２０１１／００６１３２１号明細書に記載されている。しかしながら、グラウト杭は、一種のハイブリッドな解決策として重力基礎と共に使用される。

さらに、英国特許第８８０４６７号明細書は、格子マスト状の基礎構造を海底に取り付けるために打ち込まれる杭の使用について記載している。米国特許出願公開第２０１１／０２９３３７９号明細書は、グラウト杭によって海底に連結され、かつ浮体式の洋上プラントのための係留ケーブルが浮体式の基礎の方法で連結される格子マスト状の固定構造について開示している。

洋上ウィンドファームを建設するための認可手続きは、洋上で使用される技術の選択に大きな影響を与える。独国では、ドイツ連邦海事水路庁（ＢＳＨ：Ｂｕｎｄｅｓａｍｔ ｆｕｒ Ｓｅｅｓｃｈｉｆｆｆａｈｒｔ ｕｎｄ Ｈｙｄｒｏｇｒａｆｉｅ）が、認可手続きに対して責任がある。さらに、環境保護に関連して問題および対立が生じたときは常に、連邦自然保護庁（ＢｆＮ：Ｂｕｎｄｅｓａｍｔ ｆｕｒ Ｎａｔｕｒｓｃｈｕｔｚ）が、認可手続きに加わる。

支持構造および基礎部品に関して、認可手続き中に、基礎部品および支持構造から形成される事業者から提案された構造の使用の可否が決定される。環境的に重要な検討事項およびさらには技術的要件が、決定が行われる過程において重要性を有する。ＯＷＥＰを設計する際には、特に、海底の封鎖を回避または低減する、最も環境に優しい、可能性のある解決策であるかということに注意が払われる。

現在のところ、水深に応じて互いに競合する６つの異なる基礎構造（モノパイル、重力基礎、トライポッド、トライパイル、ジャケット、および浮体式の固定具（ｆｌｏａｔｉｎｇ ａｎｃｈｏｒａｇｅ））が基本的に存在している。重力基礎を除いて、通常はすべての構造に、杭基礎が設けられる。杭打ち工程に使用される重い杭打ちハンマは、かなりの音響放射および振動放射をもたらす。これらの放射は、空中および水中の双方に出て行き、自然界および環境にかなりの損害をもたらす。

絶滅危惧種には、中でも、魚資源、ゼニガタアザラシおよびハイイロアザラシ、クジラ、ならびにネズミイルカ、ならびに海底の動物相（底生生物）が含まれる。音圧の限度は、現在のところ、放射源から７５０ｍにおいて１６０ｄＢである。しかしながら、一般にこの値は、杭打ちの最中に明らかに超えられる。

海洋環境に与える影響に起因して、ウィンドファームの事業者および設置会社は、杭打ち作業の最中に音響減衰手段を使用することを余儀なくされている。しかしながら、これらは、現在のところまだ試行段階にある。中でも、いわゆる抑制水（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｗａｔｅｒ）が使用されている。しかしながら、音響減衰が、限界値より下に留めるほど十分であるか否かがまだ明らかではない。さらに、抑制水は、海流の影響を受けるため、その音響減衰効果は低減されてしまう。また、抑制水の使用は、時間および費用のかかるものであり、したがって、経済的ではない。

重力基礎もまた、環境適合性に関して批判的に評価されている。重力基礎は、鉄筋コンクリートから作られ、その形状および機能原理に起因して、他の解決策と比較して非常に大きな表面積を占め、基礎の領域の海底を封鎖する。これにより、海底は、もはや海底の動物相および植物相とって使用可能ではなくなる。さらに、このような基礎は、手間および時間のかかる海底の準備を必要とする。したがって、一般に、洋上の風力発電所では、杭を使用する基礎が設けられ、重力基礎は設けられない。

また、海底への荷重効果の静的および動的な計算に関して、地質調査が、それぞれの候補地において必要である。これらには、時間および費用がかかる。

認可手続きにおいてさらに重要な点は、使用後にＯＷＥＰを撤去することができるという保証である。ＯＷＥＰの使用の期間は、２０〜２５年であると考えられている。閉鎖後、ＯＷＥＰは解体されなければならず、このとき、杭または重力基礎が撤去されなければならない。

独国実用新案第２０２０１００１００９４号明細書 欧州特許出願公開第２０６７９１３号明細書 独国実用新案第２０２０１１１０１５９９号明細書 独国特許出願公開第１０２０１００１２０９４号明細書 国際公開第２０１１／０３０１６７号パンフレット 米国特許出願公開第２０１１／００６１３２１号明細書 英国特許第８８０４６７号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０２９３３７９号明細書

本発明の目的は、洋上プラント、特に洋上風力発電所用の、低ノイズレベルで設置することのできる基礎構造およびその組み立て方法を提供することである。この基礎構造は、高レベルの設置中の環境適合性を有し、費用効率の高い簡単な方法で作ることができる。

この目的は、請求項１の特徴を有する基礎構造および請求項２３の特徴を有する組み立て方法によって達成される。基礎構造の好適な実施形態は、請求項１〜２２および２４および２５において与えられる。

本発明の教示は、洋上プラント、特に洋上風力発電所用の基礎構造であって、重力基礎および浮体式の基礎を除く、海底に固定され得る少なくとも１つの基礎部品と、洋上プラントを固定するために基礎部品に取り付けられる支持構造とを有する基礎構造において、基礎部品が、杭であって、埋め込みおよび／または振動貫入によって海底中に挿入することができ、有機的および／または非有機的な材料によって海底中に固定することができ、海底に対する垂直線に対して角度をなして配置される杭であることを特徴とする基礎構造を含む。

埋め込みまたは振動貫入によって海底中に挿入され得る杭を使用する固定により、本発明は、費用効率の高い、時間が節約される、環境に優しい基礎構造を含む。これによって、すべての環境仕様を、容易に遵守することができる。

有機的および／または非有機的な材料は、海底中への杭の迅速かつ恒久的な耐久性のある固定を行うために硬化性であることが好ましい。

本発明との関連において、「重力基礎および浮体式の基礎を除く」という表現は、基礎構造が、以下の種類、すなわち、モノパイル、トライポッド、クアドロポッド、トライパイル、およびジャケットのうちの１つとして形成されることを意味すると理解される。「海底に対する垂直線に対して角度をなして」という表現に関して、海底の表面の垂線、すなわち、海底に対して直角に配置された直線を意味していると理解されるべきである。したがって、水平な海底の場合、海底に対する垂直線は、空間における垂直線であり、水平線に対して傾斜した海底の場合、海底に対する垂直線は、空間における垂直線に対して角度をなす直線である。湾曲した海底の場合、適切な接線が基準となる。

さらに、「振動貫入（ｖｉｂｒａｔｅｄ ｉｎ）」という用語は、打ち込まれる杭に対する個々の打撃の適用による打ち込みと区別するために、杭に対する垂直下方に方向付けられた振動の適用という意味において理解される。また、振動貫入は、振動による杭の打ち込みであると言うこともできる。

本発明の教示によれば、主な利点は、主に、海底中への埋め込みおよび／または振動によって挿入され得る杭を使用する場合、杭打ちをしなくとも良いという事実にある。本発明に係るこれらの杭は、埋め込みおよび／または振動貫入により、小さなノイズでおよび最も環境に優しい方法で基礎位置に挿入することができる。周知の解決策と比較して、本発明に係る基礎構造は、より簡単かつより迅速に作られ、したがって、明らかに費用効率のより高い解決策である。騒々しく時間のかかる杭打ち作業は不要となる。

本発明に係る杭を使用する基礎により、１６０ｄＢの許容限界値に確実に達しなくなる。現在の杭打ち方法が、最大で約２３０ｄＢを生み出す一方で、本発明に係るＯＷＥＰの設置では、例えば、わずかに約６５ｄＢのノイズレベルが、地中への杭の埋め込みの最中に放射され、したがって、手間のかかる音響減衰の解決策（抑制水など）が、設置工程に必要なくなる。洋上の設置時間を低減することができ、したがって、落ち着いた天候条件への依存も減らすことができる。

本発明に係る杭は、非常に小さなノイズおよび振動で、および時間が節約される方法で、基礎杭として海底中に挿入することができる。基礎杭は、海底中に埋め込まれるが、このとき、環状空間が、掘削孔と杭との間に生み出され、杭は、硬化性の有機的および／または非有機的な材料（例えば、セメントモルタルなど）によって海底中に固定され得る。なお、硬化性の有機的および／または非有機的な材料は、埋め込み工程と同時に導入されるか、または埋め込み工程の後に導入され、また、基礎位置における杭の全長わたって充填される。機能状態で吸収される力は、杭およびグラウトによって形成された複合物により、杭の全長に沿って伝達され、この場合、地中への荷重伝達は、杭の密着によってもたらされる。必要とされる杭の数および海底の垂直線に対する杭の傾斜は、分散される荷重および基礎位置の特性に応じて選択される。杭は、海底の平面における荷重分散を増加させるために、垂直線に対して傾斜して固定される。

垂直線に対する杭の角度は、好ましくは５〜８５°、特に１０〜４５°である。これにより、海底中に伝達される荷重を増加させることができる。

特に好ましくは、杭の直径は、少なくとも６０ｍｍである。

特定の一実施形態では、少なくとも１つの杭が、海底中のあらゆる空間的方向に荷重を分散する。したがって、海底中に伝達される水平荷重は、垂直に挿入された杭と比較してさらに増加され得る。

さらに好ましくは、基礎部品が、複数の杭からなり、基礎システムを形成することが実現される。

海底中に伝達され得る荷重をさらに増加させるために、少なくとも３つの杭が、これらの長手方向の延在部が、３つの相互に発散する方向に向かうように海底に配置される。

本発明のさらなる教示によれば、杭は、ロストボーリングロッド（ｌｏｓｔ ｂｏｒｉｎｇ ｒｏｄ）、注入管、および残りの鋼の支持部材（補強部材）と同様に機能する、支持部材としてのリブ付き鋼管を有するアンカー杭であることが好ましい。例えばＳ３５５Ｊ２ＨまたはＳ４６０ＮＨなどの構造用鋼が、杭のための材料として使用されてもよい。

杭の使用により、本発明に係る構造は、牽引、圧力、曲げ、および疲労に耐えることができる。したがって、あらゆる空気−サーボ−水−弾性力（ａｅｒｏ−ｓｅｒｖｏ−ｈｙｄｒｏ−ｅｌａｓｔｉｃ ｆｏｒｃｅ）を、吸収し、分散することができる。

本発明に係る構造のさらに基本的な特徴は、構造の組み立ておよび解体を大幅に簡単にする取り外し可能な連結を行うことができることである。

当該技術の現在の状態によれば、洋上の解決策は、海岸の近くの陸上で互いに溶接して、そこから輸送しなければならない。このような構造のサイズのせいで、陸上での輸送は不可能であり、したがって、作製は、適切なインフラを有する港の近くで行われなければならない。このため、高レベルの、費用と時間のかかる物流のインプットが必要となり、また、作製場所の選択肢もわずかな場所に限定されることになる。

本発明は、ねじまたはバヨネットによる連結などの取り外し可能な連結によってＯＷＥＰの構成要素の容易な組み立ておよび撤去を可能にする。したがって、構成要素（最大でも輸送可能なサイズの）が、構成され、次に、積み込み港に運ばれ、そこでまたは組み立て船上で互いに連結される。さらに、取り外し可能な連結を行うことによって、満たすべき解体要件が、大幅に簡単になり、より費用効率の高いものとなる。

本発明の好ましい一態様によれば、杭および支持構造は、別個の接続部品によって、好ましくは取り外し可能に互いに連結される。接続部品と支持構造との連結部および接続部品と杭との連結部は、一体的に接合するおよび／または非能動的なおよび／または能動的な方法で形成されてもよい。この目的のために、接続部品は、支持構造およびさらには杭の双方の取り付けのための対応する連結部を有する。例えば、モノパイルの場合、支持構造の取り付けのための連結部は、例えば、対応する接続部品の中心に配置され、杭の取り付けのための連結部は、例えば、接続部品のコーナに配置されてもよい。

本発明のさらに好適な特徴は、接続部品が、好ましくは管からなる格子構造部品として形成されることである。管は、継目のないように熱間圧延され、および／もしくは冷間成形された管として形成され、ならびに／または溶接された管としてホットストリップから作られ、ならびに／または開断面を有する外形を有し、また、円形の断面または角のある断面、三角形、矩形、正方形、もしくは多角形の断面または必要に応じてこれらの組み合わせなどの同じまたは異なる断面形状を有してもよい。

接続部品は、支持構造を介して風力発電所の荷重を杭基礎に加えなければならず、最高度に機械的にストレスが加えられるため、最適な基礎構造を決定するために広範囲の調査が行われている。

したがって、好ましくは、格子構造部品は、どれくらい圧力が加えられるかに応じて、立方体の設計または切頂４面体、円錐体、もしくは角錐台としての、および円形、三角形、正方形、もしくは多角形の底面を有する設計を有する三次元の構造として形成される。格子構造部品は、好適には、最適な方法で荷重を分散することができるようにするためにフィーレンデール構造、フレーム構造、またはフレームワーク構造を有する。円形の底面の場合、杭は、円状に配置されることが好ましい。格子構造部品が、角のある底面の場合、コーナ杭が、コーナに配置され、海底に支持され、杭を受け入れるように機能する。

格子構造部品は、鋼および／またはセメントもしくはコンクリートおよび／または複合材料から作られることが好ましい。

基礎の作製は、接続部品が、支持構造の組み立ての前に海底上に置かれ、杭による連結によって海底に固定され得ることによって、大幅に簡単になる。

あるいは、接続部品が、好ましくは１〜５ｍの間隔を置いて海底の上方に配置されることおよび接続部品が、少なくとも１つの杭によって海底に固定され得ることが実現されてもよい。

杭と接続部品との連結は、格子構造部品の内側、外側、両側、または中心において行われてもよい。本発明のさらに好適な特徴によれば、海底に立てられる格子構造部品のコーナ杭は、杭のためのガイドとして機能し、これにより、格子構造部品の設計に応じて、杭は、コーナ杭に通されて垂直線に対して角度をなして海底中に向かって埋め込むか、または振動させることができ、例えばセメント懸濁液によって海底中にグラウティングすることができる。このことには、別個の連結具が必要ないという利点がある。

計画に関連して、本発明は、コストの低減および時間の節約に関する利点をさらに有する。上述したように、現在は、費用のかかる海底調査を行わなければならない。接続部品を海底に固定するための、本発明に係る埋め込みならびに／または振動貫入およびグラウティングの技術が、杭打ち工程に取って代わる。埋め込みは、海底において、例えば、吸込ベル（ｓｕｃｔｉｏｎ ｂｅｌｌ）下でまたはダイバー、機械、もしくはロボットにより水中で実行されてもよい。また、長い案内管を使用することによって、水面の上からの埋め込みおよび／または振動貫入を行うことも、完全に実現可能である。

この技術の利点は、地質境界条件に柔軟に適応する点である。適切な掘削ヘッドを選択することによって、砂、沈泥、およびさらには硬い岩を掘削することが可能である。これらの有益な特性のおかげで、手間および費用のかかる海底調査を必要とする度合が大幅に小さくなる。

本発明の教示によれば、海底サンプルの除去が低減され、これにより、さらなる環境上の利点が得られる。さらに、基礎構造の構成の方法によって、海底封鎖が限定される。さらなる特有の特徴は、必要な解体が容易に可能であることである。

特に好ましい態様では、杭は、埋め込みグラウト杭、特に、掘削孔−注入杭（ｂｏｒｅ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｐｉｌｅ）である。

洋上風力発電所の基礎のための、本発明に係る基礎構造の使用が特に好適である。

この基礎構造を組み立てるための、本発明に係る方法は、最初に、接続部品が、海底に挿入される杭によって固定され、次に、支持構造が、接続部品と連結されることを特徴とする。

第１の代替形態によれば、接続部品は、海底上に配置され、次に、この場所で固定される。

第２の代替形態では、最初に、杭／複数の杭が、海底の上方で終端するように海底中に挿入され、次に、接続部品が、このように挿入された杭と連結され、その後で、支持構造が、接続部品と連結される。

本発明は、さらなる実施形態および態様を用いて、以下の図面と共に説明されるが、これらに限定されるものではない。本発明の、変形形態を有する実施形態およびさらなる態様は、組み合わせることにより反対の結果が明らかに生じないならば、必要に応じて互いに組み合わせることができる。

トライポッドが連結されている、接続部品を有する本発明に係る基礎構造の概略側面図を示している。 図１と同様の図であるが、ジャケットが連結されている図を示している。 図１と同様の図であるが、トライパイルが連結されている図を示している。 図１と同様の図であるが、モノパイルが連結されている図を示している。 本発明に係る接続部品の例に関する概略平面図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。 格子構造部品としての、本発明に係る接続部品の三次元図を示している。

図１は、洋上風力発電所として形成された洋上プラント用のトライポッドが連結されている、接続部品３を有する本発明に係る基礎構造１側面図を示している。トライポッドとして形成された支持構造２と、接続部品３と、海底４における基礎部品としての杭５とからなる基礎構造１が示されている。支持構造２は、海底４において、３つの接続部品３を用いて杭５によって海底４に固定されている。杭５は、埋め込みおよび／または振動貫入によって海底に挿入することのできるグラウト杭として形成されていることが好ましい。このとき、杭５は、好ましくは硬化性の有機的および／または非有機的な材料によって海底４中に固定される。この際、杭５の長手方向の延在部は、海底に対する垂直線に対して角度をなして配置される。本事例では、海底４が水平に伸びているため、海底４に対する垂直線は、空間における垂直線と一致している。海底４が傾斜している場合、海底４に対する垂直線は、海底の垂線であるという意味で空間における垂直線に対して角度をなす。海底４に対する垂直線に対する杭５の角度は、５〜８５°、好ましくは１０〜４５°である。さらに、杭５の直径は、少なくとも６０ｍｍである。

また、少なくとも１つの杭５は、海底４中のあらゆる空間的方向に荷重を分散することができる。なぜなら、杭５の長手方向の延在部が、海底４に対する垂直線に対して角度をなして配置されているからである。この角度は５〜８５°であり、したがって、海底の垂線は除外されている。１つの接続部品３当たり少なくとも３つの杭５（図示の例示的な実施形態では４つの杭５）が、杭５の長手方向の延在部が相互に発散する方向に配置されるように、海底４中に配置されることが好ましい。

したがって、接続部品３は、杭５と支持構造２とを連結する一種のアダプタを形成している。さらに、接続部品３は、格子構造部品として形成されており、本例では、フィーレンデール構造（図９も参照）としての角錐台の形態をしている。この場合、格子構造部品は、円形の断面を有する管からなる。この例では、角錐台の４つのコーナに配置されたコーナ杭６は、好適には、３つの接続部品３を海底４に固定する杭５のための案内管として機能する。このため、接続部品３に配置される、杭５のための別個の案内具は必要ない。

基礎構造１を設置するとき、最初に、接続部品３が、海底４に配置される。次に、好ましくは掘削孔−注入アンカー（ｂｏｒｅ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｎｃｈｏｒ）として形成された杭５が、この例では、角錐台の４つのコーナにあるコーナ杭６に押し入れられ、埋め込みおよびグラウティングによって、海底４中に固定される。杭５と接続部品３との連結は、ねじ連結（本明細書では図示せず）によって取り外し可能なように行われてもよい。

あるいは、接続部品３は、好ましくは１〜５ｍの間隔を置いて海底４の上方に配置され、少なくとも１つの杭５によって海底４に固定されることが実現されてもよい。

これにより、従来技術とは対照的に、支持構造２は、もはや海底４に直接的に固定されず、接続部品３を介して間接的に固定される。海底４への接続部品３の設置または固定の後、支持構造２が、接続部品３上に配置され、適切な手段によって能動的な、非能動的な、および／または一体的に接合する方法で連結される。

支持構造２および接続部品３の設計に応じて、杭５および支持構造２は、対応する接続部品３の中心に、および／またはその外側、内側、その中心、もしくはコーナに配置される。

好ましい実施形態では、杭５は、掘削孔−注入杭であり、特に、ロストボーリングロッド、注入管、および残りの鋼の支持部材（補強部材）と同様に機能する、支持部材としてのリブ付き鋼管を有するアンカー杭である。例えばＳ３５５Ｊ２ＨまたはＳ４６０ＮＨなどの構造用鋼が、掘削孔−注入アンカー用の材料として使用されてもよい。

海底４上で基礎構造１を組み立てるための、本発明に係る方法は、基本的に、以下の方法ステップ、すなわち、
その上方に配置される構成要素（ＯＷＥＰの支持構造２、タワー、およびタービンなど）を受けるための少なくとも１つの接続部品３を含む、本発明に係る基礎構造１を海底４の表面上に配置するステップと、
接続部品３を固定するために海底４中に少なくとも１つの杭５を埋め込むか、または振動貫入させるステップと、
注入アンカーを通して該注入アンカーを囲んでいる海底４中にセメントスラリー、コンクリート、モルタル、または他の構造材料を注入し、これにより、固化領域を形成するステップと、
注入アンカーと接続部品３とを連結するステップと
を含む。

また、最初に、杭または複数の杭５が、海底４の上方で終端するように海底４中に挿入され、次に、接続部品３が、このように挿入された杭５と連結され、次に、支持構造２が、接続部品３と連結されることも可能である。

図２は、支持構造２としてジャケットが連結されている、本発明に係る基礎構造１の側面図を示している。基礎構造１の構造および杭５による基礎は、図１と同様であるため、詳細な説明は必要ない。トライポッドの基礎とは対照的に、本事例では、ジャケットのための支持体は、接続部品３上に配置されず、接続部品３の中心に配置されて、これと連結され、海底４上に直接的に立てられる。

図３は、トライパイルとして形成された支持構造２のためのさらなる可能な適用例を示しており、図４は、モノパイルとして形成された支持構造２のためのさらなる可能な適用例を示している。

図５は、状況の必要性に応じて使用され得る、本発明に係る接続部品３の基本形態の例の概略平面図を示している。挙げられている例は、網羅的なリストを構成したものではなく、可能なさらなる形態を限定するものではない。接続部品３は、格子構造を有する格子構造部品として形成され、平坦な基礎、フレームワーク、フィーレンデールシステムとして形成され、三角形（本明細書では図示せず）、円形、正方形、または多角形の底面を有する。円形の底面の場合、杭５は、円状に配置されることが好ましい。

図６〜図１４は、格子構造部品としての、本発明に係る接続部品３のさらなる実施形態の三次元図を示している。

図６および図７は、平坦な基礎のための立方体の設計の三次元の格子構造を示している。

図８〜図１２は、フレームワーク（図８、図１０、図１２）またはフィーレンデールシステム（図９および図１１）を有する格子構造部品の４面体の実施形態（図８）および角錐台の実施形態（図９および図１０）の例を示している。円錐形の形態も実現可能である。

図１３および図１４では、接続部品３としての八角形の格子構造部品が、底面のさらなる例として示されている。図１３に示されているような格子構造部品は、フィーレンデール構造を有し、図１４に示されている部品は、フレームワーク構造を有する。双方の格子構造部品の接続部品３は、支持構造２としての例えばモノパイルを受け入れる中央開口を上端に有し、支持構造２は、接続部品３の開口に通され、次に、接続部品３と連結される。これらの例では、接続部品３を海底４に固定するための受け具は、好適には、いわゆる中空の正方形の外形のものとして形成された傾斜したコーナ杭６によって形成される。掘削孔−注入アンカーは、これらのコーナ杭６（ここでは図示せず）に押し入れられ、海底４中への固定の後に取り外し可能な方法で（例えば、ねじによって）接続部品３と連結される。

まとめると、本発明に係る基礎構造１の以下の利点、すなわち、
ａ）当該技術の現在の状態と比較して極めて低い、設置工程中の音響放射、
ｂ）穿孔深さ（ｕｎｄｅｒｗａｓｈｉｎｇ ｄｅｐｔｈ）を低減することによる極めて高い剛性、
ｃ）海底封鎖を大きく減少させたことによる海底の動物相および植物相の保護、
ｄ）以下、すなわち、
基礎構造にとって最適で効果的な構造による材料の節約、
より手間の掛からない基礎用の場所の調査、
より小さな設置用船舶の使用、
基礎本体の重量を減らしたことによるより簡単な配置、
本発明に係る最適化された工程および選択された接続部品によるより長い設置時間ウィンドウによるコストおよび時間の節約、
ｅ）最適化され、相互に適合された接続部品および杭の組み合わせ、
ｆ）基礎構造が、現在使用されている大部分の支持構造に対し、大きな支出なく適合され得ること
を挙げることができる。

格子構造部品は、鋼および／またはセメントもしくはコンクリートおよび／または複合材料から作られる。格子構造部品は、好ましくは、管（特に、継目のないように熱間圧延され、および／もしくは冷間成形された管）であり、ならびに／または溶接された管としてホットストリップから作られ、ならびに／または開断面を有する外形を有する。管は、円形の断面または角のある断面、三角形、矩形、正方形、もしくは多角形の断面またはこれらの組み合わせなどの同じまたは異なる断面形状を有する。

例示的な本実施形態は、洋上風力発電所に関する。さらに、本発明に係る基礎構造１は、一般に、いわゆる掘削島などの洋上プラットフォームに使用することもできる。

１ 基礎構造
２ 支持構造
３ 接続部品
４ 海底
５ 杭
６ コーナ杭

Claims (25)

1. 洋上プラント、特に洋上風力発電所用の基礎構造（１）であって、重力基礎および浮体式の基礎を除く、海底に固定され得る少なくとも１つの基礎部品と、前記洋上プラントを固定するために前記基礎部品に取り付けられる支持構造（２）とを有する基礎構造（１）において、前記基礎部品が、杭（５）として形成され、該杭（５）は、埋め込みおよび／または振動貫入によって前記海底に挿入することができ、有機的および／または非有機的な材料によって前記海底中に固定することができ、前記海底に対する垂直線に対して角度をなして配置されることを特徴とする基礎構造（１）。
2. 前記垂直線に対する前記杭（５）の角度が、５〜８５°、特に１０〜４５°であることを特徴とする、請求項１に記載の基礎構造（１）。
3. 前記杭（５）の直径が、少なくとも６０ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の基礎構造。
4. 前記少なくとも１つの杭（５）が、前記海底中のあらゆる空間的方向に荷重を分散することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
5. 前記基礎部品が、複数の前記杭（５）からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
6. 前記海底中に伝達され得る前記荷重を増加させるために、少なくとも３つの前記杭（５）が、該少なくとも３つの前記杭（５）の長手方向の延在部が３つの相互に発散する方向に向かうように前記海底中に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の基礎構造（１）。
7. 前記少なくとも１つの杭（５）および前記支持構造（２）が、力を伝達する接続部品（３）を介して互いに連結されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
8. 前記少なくとも１つの杭（５）および前記支持構造（２）が、接続部品（３）介して取り外し可能に互いに連結されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
9. 前記接続部品（３）と前記支持構造（２）との連結部および前記接続部品（３）と前記少なくとも１つの杭（５）との連結部が、一体的に接合するおよび／または非能動的なおよび／または能動的な方法で形成されることを特徴とする、請求項７または８に記載の基礎構造（１）。
10. 前記接続部品（３）が、格子構造部品として形成されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
11. 前記格子構造部品が、管、特に、継目のないように熱間圧延され、および／もしくは冷間成形された管からなり、ならびに／または溶接された管としてホットストリップから作られ、ならびに／または開断面を有する外形を有することを特徴とする、請求項１０に記載の基礎構造（１）。
12. 前記管が、円形の断面または角のある断面、三角形、矩形、正方形、もしくは多角形の断面またはこれらの組み合わせなどの同じまたは異なる断面形状を有することを特徴とする、請求項１１に記載の基礎構造（１）。
13. 前記格子構造部品が、コーナ杭（６）を伴う角のある底面を有し、前記コーナ杭（６）が、コーナに配置され、前記海底に支持され、前記杭（５）のための受け具として機能することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
14. 前記格子構造部品の底面が、円形、三角形、矩形、または多角形であることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
15. 円形の底面の場合に、前記杭が、好ましくは円状に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載の基礎構造（１）。
16. 前記格子構造部品が、鋼および／またはセメントもしくはコンクリートおよび／または複合材料から作られることを特徴とする、請求項１０に記載の基礎構造（１）。
17. 前記格子構造部品が、立方体の設計または切頂４面体、円錐体、もしくは角錐台としての設計のものであることを特徴とする、請求項１０〜１６に記載の基礎構造（１）。
18. 前記格子構造部品が、フィーレンデール構造、フレーム構造、またはフレームワーク構造を有することを特徴とする、請求項１０〜１７に記載の基礎構造（１）。
19. 前記接続部品（３）が、前記海底（４）上に置かれ、前記少なくとも１つの杭（５）によって前記海底に固定され得ることを特徴とする、請求項７〜１８のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
20. 前記接続部品（３）が、好ましくは１〜５ｍの間隔を置いて前記海底（４）の上方に配置され、また、前記少なくとも１つの杭（５）によって前記海底に固定することができることを特徴とする、請求項７〜１８のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
21. 前記杭（５）が、埋め込みグラウト杭であることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の基礎構造（１）。
22. 請求項１〜２１のうちの１つまたは複数に記載の基礎構造（１）の、洋上風力発電所のための使用。
23. 請求項７〜２１のうちの１つまたは複数に記載の基礎構造（１）を海底（４）で組み立てるための方法であって、最初に、前記接続部品（３）が、前記海底（４）中に挿入される前記杭（５）によって固定され、次に、前記支持構造（２）が、前記接続部品（３）と連結されることを特徴とする方法。
24. 前記接続部品（３）が、前記海底（４）に配置され、次に、固定されることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. 最初に、前記杭または複数の前記杭（５）が、前記海底の上方で終端するように前記海底中に挿入され、次に、前記接続部品（３）が、このように挿入された前記杭（５）と連結され、その後で、前記支持構造（２）が、前記接続部品（３）と連結されることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。

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