JP2015518531A

JP2015518531A - 複数の基礎要素を水中地盤層に据え付けるためのテンプレート及び方法

Info

Publication number: JP2015518531A
Application number: JP2014556503A
Authority: JP
Inventors: ヘンリクス・ゲラルドゥス・アンドレアス・ファン・フェッセム
Original assignee: アイエイチシー・ホランド・アイイー・ベー・フェー
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2015-07-02
Also published as: CA2864271C; DK2815031T3; CN104204361B; AU2013221010A1; AU2013221010B2; CN104204361A; CA2864271A1; US9945089B2; NL2008279C2; US20150023738A1; EP2815031A1; WO2013122457A1; EP2815031B1

Abstract

水中地盤層において互いに対して複数の基礎要素、特にアンカーパイル（Ａ）を据え付けることに用いるためのテンプレート（１）は、基礎要素を海底に打ち込む間に基礎要素をガイド方向にガイドするための少なくとも１つのガイド（４）と、ガイド方向の横方向においてガイド（４）を保持するための保持部材（３）を含むフレーム（２）と、を備えている。テンプレート（１）は、フレーム（２）が海底上に設置された後に、海底（５）に対してフレーム（２）を水平にするための水平化機構（７）をさらに備えている。ガイドは、ガイド方向において保持部材（３）に対して自由に移動可能である。

Description

本発明は、水中地盤層において互いに対して複数の基礎要素、特にアンカーパイルを据え付けることに用いるためのテンプレートであって、基礎要素を海底に打ち込む間に基礎要素をガイド方向にガイドするための少なくとも１つのガイドと、ガイド方向の横方向において前記ガイドを保持するための保持部材を含むフレームと、を備える、テンプレートに関する。

上記テンプレートは、同出願人の特許文献１から公知である。公知のテンプレートは、テンプレートを海底上に静止させたままで予め決定された層にアンカーパイルを据え付けることに適している。アンカーパイルを据え付けた後にテンプレートが、海底から上方に突出する据え付けられたパイルの端部を越えて持ち上げられて次の据え付け場所へ動かされるので、テンプレートは、さらなる基礎要素を他の場所に据え付けるために再使用することができる。据え付けられたアンカーパイルは、風力タービンのための基部としてジャケット、例えばトライポッドジャケットを受ける。

特許文献２は、海底または河底に据え付けることができる支持構造体に関する。支持構造体は、支持構造体を海底または河底に恒久的にアンカー固定するために必要とされる作業の前または作業中に、海底または河底で一時的に自立することができる。構造体は、海底に沈められるパイルを受けて位置付けるように構成された複数の調整可能な支持構造体用フットユニットを備えている。各フットユニットは、支持構造体が海底に対して所望のレベルの向きに設定されることができるように、調整可能である。パイルをガイドするためのガイドが、調整可能なフットユニットに連結されるか、または支持構造体内に固定位置を有している。パイルは、所定位置においてセメント系材料で注入される。テンプレートの代わりに、支持構造体が海底または河底にアンカー固定される。

特許文献３は、例えば水中にタービンを取り付けるための柱またはパイルに関する。柱は、供給パイプラインを介して船に操作可能に接続する掘削機械とともに、プラットホーム上で水上艦からウインチによって湖、海または河の底に下ろされる。入れ子式の脚部が、回転ドリル駆動部がパイル／柱を層内に垂直にねじ込む前に、プラットホームを水平位置に調整する。掘削ユニット及びガイドチューブが、水上艦に回収される前にさらなるパイルをねじ込むためにプラットホームに対して動かされ、その位置にパイルを残す。

欧州特許第２４０２５１１号明細書独国特許第２４６７８４２号明細書独国特許第２４６９１９０号明細書

本発明の目的は、さらに改良されたテンプレートを提供することである。

これは、フレームが海底上に設置されるときに、海底に対してフレームを水平にするための水平化機構を備え、且つガイドがガイド方向において保持部材に対して自由に移動可能である、本発明によるテンプレートによって達成される。

この特徴に起因して、本発明によるテンプレートは、海底との接触を解除することなく垂直にガイドを位置合わせする状況を提供する。ガイドが保持部材に対して自由に移動可能なので、フレームは、例えば傾斜した海底上でフレームを水平にしたときにガイドを所望の垂直位置に押し進めることができる。上記のケースでは、保持部材に対してガイドを動かすためのさらなる動力ツールを利用する必要がない。

ガイドには、懸垂要素が設けられ、ガイド及び保持部材が、フレームを持ち上げた際に、ガイドも持ち上げるために、保持部材がガイドの懸垂要素と接触するまで保持部材がガイドに対して上方に移動するように構成されてもよい。この実施形態では、懸垂要素は、例えば船から海底へテンプレートを搬送する場合に一時的なロック手段の機能を有し、これは、ガイドが、フレームを支持するときに懸垂要素により保持部材からぶら下がることができるためである。懸垂要素の代わりにまたは懸垂要素に加えて、テンプレートは、予め決定された相互位置において保持部材に対してガイドをロックするための別のロック装置を備えてもよい。実際の実施形態では、懸垂要素が、停止リングを備え、保持部材が、ガイドを取り囲む円筒状上端部を有し、停止リングが、保持部材の上端部よりも大きい直径を有する。

ガイドは、打ち込む間に基礎要素を取り囲むためのスリーブを備えてもよい。好ましくは、ガイドは、遮音スリーブを備える。これは、基礎要素を海底に打ち込む間に水中での騒音の発生を減少させるためである。

水平化機構は、フレームの下部分に少なくとも１つの膨張可能バッグを備えてもよい。バッグは、流体、すなわち液体またはガスにより膨張させられてもよい。沖合の状況下では、海水を用いることによって膨張させることが好ましい。好ましくは、バッグには、バッグを保護するための外部保護部が設けられる。水平化機構は、保持部材及びガイドから所定距離に位置付けられてもよい。

実際の実施形態では、保持部材は、互いから所定距離に位置付けられた２つの整列されたリングを備え、これらリングは、ガイドを取り囲む。この例では、リングの中心線は、略一致する。ガイドは、保持部材の上に延在するが、一般にその長さにおける最も小さい部分が、例えばその長さの２５％よりも小さく保持部材の上に延在する。

別の実施形態では、フレームが、フレームの中心軸周りの角度距離での少なくとも２つの第１のリングと、第１のリングの角度位置の間で第２のリングを回転させるための回転装置と、を備え、これにより、それぞれの角度位置のそれぞれにおいてスリーブ状ガイドを保持するための一時的保持部材を形成することができる。これは、第１のリング及び第２のリングの一方を含む第１の一時的保持部材と、第１のリング及び第２のリングの他方を含む第２の一時的保持部材と、を形成することができることを意味している。この実施形態では、ガイドが、基礎要素を海底に打ち込む間に基礎要素をガイドした後に、第２の保持部材を形成する前に、第１の一時的保持部材から取り除かれることが可能となる。

本発明は、ガイドを含むフレームが海底上に設置され、この後にフレームが水平化機構により水平にされる、上述したテンプレートにより複数の基礎要素を据え付ける方法にも関する。水平化動作は、保持部材が垂直位置でガイドを保持する所定位置に海底に対してフレームを動かす。ガイドが保持部材に対して自由に移動可能なので、ガイドは、水平化動作中に所望の垂直位置に自動的に到達することができる。

基礎要素を対応するガイド内に挿入して海底内に打ち込むことによって基礎要素を据え付けた後に、ガイドを含むテンプレートは、地盤層の上に延在する据え付けられた基礎要素の端部を越えて持ち上げられ、複数の基礎要素を据え付けるために別の場所に動かされる。

本発明は、本発明の実施形態を極めて概略的に示す図面を参照して以下で説明される。

本発明によるテンプレートの一実施形態の斜視図である。部分的に断面図である、上から見たときの図１と同様の図である。図１と同様の図であり、ただし、本発明によるテンプレートの別の実施形態を示している。部分的に断面図である、上から見たときの図３と同様の図である。

図１及び図２は、本発明によるテンプレート１の一実施形態を示している。テンプレート１は、それぞれのガイド４を保持するための４つの保持部材３を有するフレーム２を備えている。各保持部材３は、ガイド４を保持するために下部リング及び上部リングを備えている。ガイド４は、図２を見ると、打ち込む間に、基部要素、例えばアンカーパイルＡをガイドする働きをする。図１及び図２に示される実施形態では、テンプレート１は、打ち込む間にアンカーパイルＡを取り囲む中空のシリンダまたはスリーブによって形成された４つのガイド４を備えている。各ガイド４は、シリンダの中心線に沿って延在するガイド方向を有している。実際には、ガイド方向は、一般にアンカーパイルＡを垂直に据え付けることが望ましいので、略垂直である。

テンプレート１の保持部材３は、複数のアンカーパイルＡを予め決定されたパターンで海底５に打ち込むことができるように、フレーム２により互いに対して固定されている。示される実施形態のガイド４の中心線は、上から見たときに正方形に対応するが、後に据え付けられたアンカーパイルＡ上に設置されなければならないジャケットの構造に依存して異なる形状及び寸法が考えられる。

水上艦（図示せず）から海底５上にテンプレート１を据え付けた後に、アンカーパイルＡは、テンプレートに搬送され、ガイド４内に挿入される。各アンカーパイルＡは、水上艦の舷側でパワーパックに接続された液圧式打込機６、例えばＩＨＣ社製Ｈｙｄｒｏｈａｍｍｅｒにより海底５内に打ち込まれる。図１は、４つの打込機６を示しているが、１つの打込機６が１つよりも多いアンカーパイルＡを海底５に打ち込むように、より少ない打込機６を用いることが考えられる。図１及び図２に示される実施形態では、各ガイド４には、打ち込む間にアンカーパイルＡを取り囲む遮音スリーブが設けられている。これは、推進器６から周囲の水への騒音の発生を減少させる。上記遮音スリーブは、特許文献１で説明されるような型からなってもよい。騒音減少スリーブの場合には、ガイド４の長さは、例えば３０ｍ−５０ｍであるアンカーパイルＡと少なくとも同じ長さであることに留意する。

図１は、テンプレート１が海底５上に載るときにガイド４が水面よりも上に突出することを図示しているが、別の実施形態では、各ガイド４の長さは、各ガイド４が海面レベルよりも下にとどまるような長さでもよい。

さらに、テンプレート１には、海底５に対してフレーム２を水平にするための水平化機構が設けられ、ガイド４の垂直状態を作り出すことを可能にする。図１及び図２に示される実施形態の水平化機構は、４つの膨張可能バッグ７を備えている。バッグ７は、互いに所定距離に配置され、フレーム２の下部分に取り付けられている。バッグ７は、互いから独立して膨張することができ、これにより、例えば海底が、テンプレート１が置かれる位置において傾斜しているときに、フレーム２を海底５に対して水平にする。

本発明によれば、ガイド４は、それらの対応する保持部材３に対してガイド方向において自由に移動可能である。図１及び図２に示される実施形態では、ガイド４は、それぞれの保持部材３におけるガイド４の対応するリング内でスライドすることができる。テンプレート１を海底５上に設置すると、ガイド４も海底５に載る。フレーム２がバッグ７により水平にされると、その結果、保持部材３は、水平にされる。ガイド４が、それぞれの保持部材３に対して自由に移動可能なので、ガイド４は、自動的に垂直に位置付けられる一方で、ガイド４は海底５上にとどまる。これは、アンカーパイルＡを海底５に打ち込む間の音響放射を最小化するために望ましい。

図１及び図２は、各ガイド４には、懸垂要素、この例では停止リング８が設けられていることを示している。停止リング８は、ガイド４に取り付けられ、対応する保持部材３の上部リングの内径よりも大きい外径を有している。結果として、アンカーパイルＡが海底５に打ち込まれた後にフレーム２を例えば海底５から持ち上げるときに、保持部材３は、保持部材３の上部リングが停止リング８でそれぞれのガイド４を支持するまで、ガイド４に対して上方に動かされる。他方で、ガイド４を含むフレーム２を異なる場所で海底５に設置するときには、ガイド４は、フレーム２が海底と接触する前に海底５と接触し、このため、フレーム２も海底５と接触するまで保持部材３がそれぞれのガイド４に対して続いて下方に動かされる。フレーム２が海底５と接触する作用中に、停止リング８及び対応する保持部材３の間の接触は失われる。この状態は、停止リング８よりも下のガイド４の長さが、停止リング８との保持部材３の上部リングの上部接触面と、海底５と接触するフレーム２の下部と、の間の距離よりも大きい場合に達成することができる。

次のステップでは、フレーム２は、停止リング８が対応する保持部材３との接触から自由なままとなるように、バッグ７を膨張させることにより水平にされる。従って、水平にする間に、ガイド４は、対応する保持部材３に対して自由に移動可能である。この例では、停止リング８は、ガイド４をフレーム２とともに搬送させるために用いられる。実際には、停止リング８は、保持部材に対してガイド４を一時的にロックするためのロック装置を形成する。

あるいは、停止リング８よりも下のガイド４の長さは、停止リング８との保持部材３の上部リングの上部接触面と、少なくともその１つが膨張させられた状態でのバッグ７の下部と、の間の距離よりも短くてもよい。これは、膨張状態では、ガイド４は海底５から自由であり、このため、フレーム２を水平にすると、ガイド４が、保持部材３のそれぞれの上部リングからぶら下がるときに自動的に垂直位置を得ることを意味する。バッグ７を膨張させたときにガイド４が海底５とのそれらの接触から解放されると、フレーム２を傾斜した海底５で水平にした場合に海底５によるガイド４上への水平方向の力が取り除かれる。

図１及び図２に示されるテンプレート１の実施形態は、フレーム２の中心軸周りの等角位置で４つの保持部材３を備えているが、異なる数の保持部材３が考えられる。

さらに、テンプレート１には、保持部材３のリングをフレーム２の残りの部分に連結するための連結部材９が設けられている。連結部材９には、容易な嵌合部が設けられ、これにより、例えば異なるサイズのリングによってリングを迅速に交換すること、または、フレーム２の中心軸と保持部材３との間の距離を増大させるためにリングとフレーム２の残りの部分との間にさらなるロッドを導入することを可能にする。打込機６からフレーム２への振動の伝達を減少させるために、連結部材９がバネ及び／または減衰機能を備えることが可能である。

図３及び図４は、本発明によるテンプレート１の別の実施形態を示している。これらの図では、図１及び図２で用いられるものと同一の参照符号は、対応する部分に対して用いられる。図３及び図４の実施形態では、フレーム２は、フレーム２の中心軸回りの等角距離に位置付けられた３つの第１のリング３Ａを備えている。フレーム２には、回転装置１０、この例ではフレーム２の中心軸回りに回転可能な水平バーがさらに設けられている。バーの端部では、第２のリング３Ｂが取り付けられている。回転装置１０は、第１のリング３Ａの角度位置の間で第２のリング３Ｂを回転させることができる。この例では、第２のリング３Ｂは、第１のリング３Ａと略同じであるが、別の実施形態では異なっていてもよい。

図４は、両リング３Ａ，３Ｂが上方向で整列されて一致する中心軸を有するように、テンプレート１の左側において第２のリング３Ｂが第１のリング３Ａの上で回動させられる状態を示している。従って、テンプレート１のその側では、一時的保持部材３Ａ，３Ｂがガイド４を保持するために形成されている。この状態では、アンカーパイルＡは、一時的保持部材３Ａ，３Ｂ内に挿入することができる。アンカーパイルＡを海底内に打ち込み、場合により一時的保持部材３Ａ，３Ｂからガイド４を取り除いた後に、回転装置１０は、回転され、このため、第２のリング３Ｂが別の第１のリング３Ａの上に位置付けられて整列され、これにより、ガイド４が設置される次の一時的保持部材３Ａ，３Ｂを形成する。

実際には、図３及び図４に示されるテンプレート１は、１つの打込機６及び１つのガイド４のみを必要とする。アンカーパイルＡを据え付けた後に、テンプレート１は、地盤層の上に延在する据え付けられた基礎要素の端部を越えて持ち上げられ、他のアンカーパイルＡが据え付けられる別の場所に動かされる。

図３及び図４に示されるテンプレート１は、３つの一時的保持部材３Ａ，３Ｂを形成するが、より多いかまたはより少ない一時的保持部材を作り出すためのテンプレートが可能である。

上述したものから、本発明によるテンプレートが、平坦でない海底上で容易に水平にされるシンプルなテンプレートを提供することが明らかである。

本発明は、図面に示され且つ上記で説明された実施形態に限定されず、特許請求の範囲内でさまざまなタイプに変更されてもよい。例えば、保持部材が、２つの整列されたリングの代わりに単一の円筒状要素を備えることが可能である。水平化装置は、別の持ち上げ手段、例えば液圧シリンダなどを備えてもよい。

１テンプレート、２フレーム、３保持部材、３Ａ第１のリング、３Ｂ第２のリング、４ガイド、５海底、７水平化機構，膨張可能バッグ、８懸垂要素，停止リング、１０回転装置、Ａアンカーパイル

Claims

水中地盤層において互いに対して複数の基礎要素、特にアンカーパイル（Ａ）を据え付けることに用いるためのテンプレート（１）であって、
基礎要素を海底に打ち込む間に前記基礎要素をガイド方向にガイドするための少なくとも１つのガイド（４）と、
前記ガイド方向の横方向において前記ガイド（４）を保持するための保持部材（３）を含むフレーム（２）と、
前記フレーム（２）が海底上に設置されるときに、海底（５）に対して前記フレーム（２）を水平にするための水平化機構（７）と、
を備え、
前記ガイド（４）が、前記ガイド方向において前記保持部材（３）に対して自由に移動可能であることを特徴とするテンプレート（１）。
前記ガイド（４）には、懸垂要素（８）が設けられ、
前記ガイド（４）及び前記保持部材（３）が、前記フレーム（２）を持ち上げた際に、前記ガイド（４）も持ち上げるために、前記保持部材（３）が前記ガイド（４）の前記懸垂要素（８）と接触するまで前記保持部材（３）が前記ガイド（４）に対して上方に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のテンプレート（１）。
前記ガイド（４）が、打ち込む間に基礎要素を取り囲むためのスリーブを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のテンプレート（１）。
前記懸垂要素が、停止リング（８）を備え、前記保持部材（３）が、前記ガイド（４）を取り囲む円筒状上端部を有し、
前記停止リング（８）が、前記保持部材（３）の前記上端部よりも大きい直径を有することを特徴とする請求項２または３に記載のテンプレート（１）。
前記ガイド（４）が、遮音スリーブを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のテンプレート（１）。
前記水平化機構が、前記フレーム（２）の下部分に取り付けられた少なくとも１つの膨張可能バッグ（７）を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のテンプレート（１）。
前記膨張可能バッグ（７）には、前記バッグ（７）を保護するための外部保護部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のテンプレート（１）。
前記テンプレート（１）が、前記保持部材（３）に対して前記ガイド（４）をロックするためのロック装置を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のテンプレート（１）。
前記保持部材（３）が、互いから所定距離に位置付けられた２つの整列されたリングを備え、前記リングは、前記ガイドを取り囲むことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のテンプレート（１）。
前記テンプレート（１）が、前記フレーム（２）の中心軸周りの等角位置で対応するガイド（４）を囲う３つまたは４つの保持部材（３）を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のテンプレート（１）。
前記フレーム（２）が、前記フレーム（２）の中心軸周りの角度距離での少なくとも２つの第１のリング（３Ａ）と、前記第１のリング（３Ａ）の前記角度位置の間で第２のリング（３Ｂ）を回転させるための回転装置（１０）と、を備え、これにより、前記それぞれの角度位置のそれぞれにおいてスリーブ状ガイド（４）を保持するための一時的保持部材（３Ａ，３Ｂ）を形成することができ、従って、第１の一時的保持部材（３Ａ，３Ｂ）が前記第１のリング（３Ａ）及び前記第２のリング（３Ｂ）の一方を含み、第２の一時的保持部材（３Ａ，３Ｂ）が前記第１のリング（３Ａ）及び前記第２のリング（３Ｂ）の他方を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のテンプレート（１）。
請求項１から１１のいずれか一項に記載のテンプレート（１）により、水中地盤層において互いに対して複数の基礎要素、特にアンカーパイル（Ａ）を据え付ける方法であって、
前記ガイド（４）を含む前記フレーム（２）が海底（５）上に設置され、この後に、前記フレーム（２）が前記水平化機構（７）により水平にされることを特徴とする方法。
前記基礎要素を据え付けた後に、前記ガイド（４）を含む前記テンプレート（１）が、前記地盤層の上に延在する前記据え付けられた基礎要素の端部を越えて持ち上げられ、複数の基礎要素を据え付けるために別の場所へ動かされることを特徴とする請求項１２に記載の方法。