NL1040599C2

NL1040599C2 - WORKING METHODS AND CONSTRUCTIVE EMBODIMENTS ABOUT PLACING A PIPE POLE Upright.

Info

Publication number: NL1040599C2
Application number: NL1040599A
Authority: NL
Inventors: Martinus Marianus Maria Berlo; Adrianus Marianus Maria Versteeg
Original assignee: Dutch Heavy Lift Concepts B V
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-07-16

Description

Titel: Werkmethoden en constructieve uitvoeringen omtrent het rechtop plaatsen van een buispaal.Title: Working methods and constructive designs for the upright positioning of a tubular pile.

De uitvinding betreft werkmethoden met behulp van technische offshore-constructies één of meerdere kolossale lichamen al dan niet drijvend horizontaal te transporteren op zee om op locatie op gewenste diepte verticaal gestabiliseerd af te zinken en/of te plaatsen en/of te verankeren en/of te trillen, drukken, boren, heien, etc.The invention relates to working methods with the aid of technical offshore constructions to transport one or more colossal bodies floating or not floating horizontally at sea to sink and / or place and / or anchor and / or anchor vertically stabilized on location at desired depth. vibrate, press, drill, pile-drive, etc.

Hierbij betreft het als bijvoorbeeld: het verticaliseren van zeer zware volumineuze geheel of gedeeltelijk holle lichamen, zoals bijvoorbeeld een buisvormige holle fundatie met een diameter van bijvoorbeeld 7 meter, een lengte van bijvoorbeeld 75 meter en een massagewicht van bijvoorbeeld 1000 ton, die op locatie op een grote zeediepte verticaal te plaatsen (verticaliseren) is onder eventuele woelige zeeomstandigheden, zoals aangegeven in de overeenkomstige patentaanvraag onder nummer: NL 1040267.This concerns, for example, the verticalization of very heavy bulky wholly or partially hollow bodies, such as, for example, a tubular hollow foundation with a diameter of, for example, 7 meters, a length of, for example, 75 meters and a mass weight of, for example, 1000 tons, which on location at placing a large sea depth vertically (verticalising) is under potentially turbulent sea conditions, as indicated in the corresponding patent application under number: NL 1040267.

Voor het horizontaal aanvoeren van de buislichamen kan gebruik gemaakt worden van pontons, schepen, hefeilanden, e. d., maar er kam ook, volgens onderhavige uitvinding gebruik gemaakt worden van het zelfdrijvende vermogen van de afsluitbare holle buislichamen zelf, eventueel aan de buitenzijde voorzien van uitwendige gecompartimenteerde ommanteling om het drijfvermogen van bijvoorbeeld de buispaal (monopile) te vergroten.For the horizontal supply of the tubular bodies, use can be made of pontoons, ships, lifting platforms, e. d., but also according to the present invention use can be made of the self-floating capacity of the closable hollow tube bodies themselves, optionally provided on the outside with external compartmentalised casing to increase the buoyancy of, for example, the tube pile (monopile).

Bij het verticaliseren van holle buislichamen wordt doorgaans gebruik gemaakt van één of meerdere kolossale hijskranen op een drijvend platform, hefeiland e.d. doch bij onderhavige uitvinding wordt slechts gebruik gemaakt van een veel lichtere kraan om het holle drijflichaam in het water min of meer spontaan te laten kantelen én te verticaliseren zonder verder gebruik te maken van extra lieren e.d.om de hijscapaciteit te vergroten.In verticalizing hollow tubular bodies, use is usually made of one or more colossal cranes on a floating platform, lifting platform, etc., but in the present invention only a much lighter crane is used to make the hollow floating body tilt more or less spontaneously in the water. and verticalize without further use of extra winches, etc. to increase the lifting capacity.

Bij onderhavige uitvinding wordt middels de opdrijvende "kracht" van het holle lichaam in het water uitdrukkelijk het kenmerk bewerkstelligd, dat de omhooghoud-kracht niet in zijn geheel opgebracht hoeft te worden door het benodigde hef- of hijsmechanisme, dat volgens onderhavige uitvinding in hoge mate bijgestaan wordt door het opdrijvende vermogen van het afsluitbare holle lichaam. Om het opdrijvende vermogen van het betreffende holle lichaam te vergroten, is het mogelijk om aan het inwendig afgedichte holle lichaam een gecontroleerde overmaat aan lucht, stikstof e.d. toe te voegen ( middels bijvoorbeeld een compressor e.d.), zodanig dat als de onderstop na het verticaliseren aan de onderzijde verwijderd wordt of middels een waterkraantje geleidelijk in open verbinding komt, er in het holle lichaam slechts een geringe waterstop aan de onderzijde ontstaat. Deze waterstop dient er ook voor om ten gevolge van de verticale wisselingen van het waterniveau asm het oppervlak er weinig of geen lucht/stikstof uit het holle lichaam ontsnapt.In the present invention, by means of the driving up "force" of the hollow body in the water, the characteristic is explicitly effected that the lifting force does not have to be applied in its entirety by the necessary lifting or hoisting mechanism, which according to the present invention is to a large extent is assisted by the buoyancy of the closable hollow body. In order to increase the buoyancy of the hollow body in question, it is possible to add a controlled excess of air, nitrogen, etc. to the internally sealed hollow body (by means of, for example, a compressor, etc.), such that the bottom stop after verticalization the underside is removed or gradually comes into open connection by means of a water tap, there is only a slight water stop on the underside in the hollow body. This water stop also serves to ensure that, as a result of the vertical changes in the water level as well as the surface, little or no air / nitrogen escapes from the hollow body.

Denkbaar is om uit te gaan van een gecompartimenteerd hol lichaam, zodanig dat het al dan niet op drukgébrachte opdrijf vermogen bij het verticaliseren maximaal is en de vereiste hijscapaciteit van het hijsmechanisme zo klein mogelijk is.It is conceivable to start from a compartmentalised hollow body, such that the vertical or non-pressurized buoyancy during verticalization is maximum and the required lifting capacity of the hoisting mechanism is as small as possible.

Mocht het holle lichaam voorzien zijn van afsluitbare holle compartimenten, die om het kantelen te bevorderen vol met: water gezet zijn, dan is middels de voornoemde overdruklucht mogelijk om dit "kantelwater" gecoördineerd weg te drukken en te vervangen door lucht e.d., zodat de holle met lucht/stikstof gevulde ruimten weer bij kunnen dragen aan het verlangde opdrijf vermogen van de holle compartimenten.If the hollow body is provided with lockable hollow compartments, which are filled with water to promote tilting, then it is possible by means of the aforementioned excess pressure air to co-ordinarily repress this "tilting water" and replace it with air, etc., so that the hollow body spaces filled with air / nitrogen can again contribute to the required buoyancy of the hollow compartments.

Als voorbeeld zullen het transport, het in verticale positie brengen en het plaatsen van een fundatie-inrichting, zoals een monopile voor een windmolen volgens onderhavige werkmethoden nader worden toegelicht, uitgaande van een te verankeren hefplatform (jack-up), waarvandaan middels een relatief lichte hijsmechanisme de fundatie-inrichting(en) verticaal geplaatst kunnen worden om vervolgens in de zeebodem geboord, gedrukt, ingetrild of geheid te worden.As an example, the transport, bringing into a vertical position and placing a foundation device, such as a monopile for a windmill according to the present working methods, will be further explained, starting from a lifting platform (jack-up) to be anchored, from which a relatively light hoisting mechanism the foundation device (s) can be placed vertically and then drilled, pressed, vibrated or driven into the seabed.

Bovendien kan het beoogde hefplatform, zoals veelal gebruikt in de offshore industrie, bevatten: een antischommelsysteem, drijftanks, borgvoorzleningen voor de ankerpalen van het hefplatform, af meer- en tuisystemen, verankersystemen, e.d., alsmede mogelijk een fundatie inrichting, zoals een boorinstallatie (hei-installatie) e.d.In addition, the intended lifting platform, as commonly used in the offshore industry, may include: an anti-swing system, floating tanks, retaining supports for the anchor piles of the lifting platform, mooring and towing systems, anchoring systems, etc., and possibly a foundation device, such as a drilling rig installation) ed

De constructieve uitvoering van de fundatie-inrichting valt verder buiten de onderhavige uitvinding, anders dan dat het een kollossale holle eenheid is, die op woelige zee op eventueel grote diepte stabiel geplaatst moet worden en voldoende diep en stevig verankerd moet worden, ongeacht de waterstromingen, wind e.d.The constructional design of the foundation device is furthermore outside the present invention, other than that it is a colloidal hollow unit, which must be placed stably on turbulent sea at possibly great depths and must be sufficiently deep and firmly anchored, irrespective of the water flows, wind ed

De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en de tekeningen getoonde uitvoerings-voorbeelden. Deze en vele vergelijkbare variaties zijn mogelijk en worden geacht binnen het door de conclusies geschetste raam van de uitvinding te vallen.The invention is in no way limited to the exemplary embodiments shown in the description and the drawings. These and many comparable variations are possible and are understood to fall within the scope of the invention as set forth in the claims.

Zo behoort het in schuine stand plaatsen eveneens tot onderhavige uitvinding evenals het toepassen van een ander gas, dan lucht.For example, tilting also belongs to the present invention, as does the use of a gas other than air.

Zo is de uitvinding toepasbaar bij omgekeerde werkwijze, waarbij sprake is van dé-installeren (afgedicht, vol met lucht gepompt, eruitgehesen en in horizontale ligging terug te vervoeren naar het vaste land om aldaar horizontaal, dan wel verticaal bijvoorbeeld tegen de kade te lossen, waarbij dan ook een relatief lichte hijsmechanisme benodigd is.The invention is thus applicable for a reverse method involving uninstallation (sealed, pumped full of air, hoisted out and transported back to the mainland in horizontal position to unload horizontally or vertically, for example, against the quay, wherein a relatively light lifting mechanism is therefore required.

Corresponderende werkmethoden en constructieve uitvoeringen omtrent verticaliseren op zee en eventueel onder woelige zeeomstandigheden zal aan de hand van de Fig. 1 tot en met Fig.4 beschrijvend worden toegelicht.Corresponding working methods and constructive embodiments with regard to verticalisation at sea and possibly under turbulent sea conditions will be explained with reference to Figs. 1 to Fig. 4 are described in a descriptive manner.

Fig.l toont de aan het hijsmechanisme gekoppelde drijvende monopile.Fig. 1 shows the floating monopile coupled to the hoisting mechanism.

Fig.2 toont een tussenstand van het verticaliseren van de monopile.Fig. 2 shows an intermediate position of verticalizing the monopile.

Fig.3 toont schematisch de situatie waarbij de onderste plug verwijderd is.Fig. 3 schematically shows the situation where the bottom plug has been removed.

Fig.4 toont de geverticaliseerde monopile.Figure 4 shows the verticalised monopile.

Fig.l toont de aan het hijsmechanisme 1 gekoppelde drijvende monopile 2, die zowel aan de kopse zijde 3 als aan de bodemzijde 4 stevig afgesloten is door respectievelijk de schematisch aangegeven pluggen 5 en 6. Het hijsmechanisme 1 is in dit voorbeeld de monopile 2 aan het ophijsen ter plaatse van het buishijspunt 7, dat richting de kopse zijde 3 voorbij het zwaartepunt 8 ligt.Fig. 1 shows the floating monopile 2 coupled to the hoisting mechanism 1, which is firmly closed on both the end face 3 and the bottom side 4 by the schematically indicated plugs 5 and 6. In this example the hoisting mechanism 1 is on the monopile 2 on hoisting at the location of the pipe lifting point 7, which lies in the direction of the end face 3 beyond the center of gravity 8.

Voor de duidelijkheid is in de zeebodem 9 de inzetplaats 10 reeds gemarkeerd weergegeven.For clarity's sake, the deployment location 10 has already been marked in the seabed 9.

Ter onderscheiding van de overeenkomstige patentaanvraag onder nummer: NL 1040267 wordt of is de monopile 2 gevuld door een niet nader aangegeven luchtcompressor met een vooraf berekende overdruk aan lucht, vandaar dat de afsluitpluggen 5 en 6 stevig en lekdicht vastzitten aan de monopile 2.To distinguish the corresponding patent application under number: NL 1040267, the monopile 2 is or is filled by an air compressor (not specified) with a pre-calculated overpressure of air, hence the plugs 5 and 6 are firmly and leak-tightly attached to the monopile 2.

Verder is in de onderste afsluitplug 6 een op afstand bestuurd open/dichte waterkraan aangébracht met als funktie om geleidelijk water in te laten, indien nodig. Vanzelfsprekend kunnen de afsluitpluggen 5 en 6 over de buitenkant van de monopile 2 aangébracht zijn.In addition, a remote-controlled open / closed water tap is provided in the lower plug 6 with the function of gradually allowing water in, if necessary. The closing plugs 5 and 6 can of course be arranged over the outside of the monopile 2.

Fig.2 toont een tussenstand van het verticaliseren van de monopile 2, waarbij de pluggen 5 en 6 de holle monopile waterdicht c.q. luchtdicht afgesloten houden, zodat evenals bij de vorige methode hierbij gebruik gemaakt wordt van het opdrijvende vermogen van de inwendig holle ruimte van de monopile 2.Fig. 2 shows an intermediate position of verticalizing the monopile 2, wherein the plugs 5 and 6 keep the hollow monopile watertight or airtightly sealed, so that as in the previous method use is made of the buoyancy of the internal hollow space of the monopile 2.

Fig.3 toont schematisch de situatie waarbij de onderste plug 6 op een niet nader aangegeven wijze verwijderd is van de bodemzijde 4, waarbij vooraf aan de verwijdering van de onderste plug 6 er geleidelijk door een bestuurd open/dicht-kraantje 11 zoveel zeewater ingelaten wordt, dat er een gering waterslot 12 ontstaat, dat voldoende is om de gewenste luchtdruk in de monopile 2 te behouden. Het waterslot 12 moet immers de wisselingen van het waterniveau aan het oppervlak zodanig opvangen, dat de lucht in de monopile 2 blijft of niet teveel ontsnapt.Fig. 3 schematically shows the situation in which the lower plug 6 is removed from the bottom side 4 in a manner not further specified, wherein prior to the removal of the lower plug 6, so much seawater is gradually let in by a controlled open / closed tap 11 that a small water seal 12 is created that is sufficient to maintain the desired air pressure in the monopile 2. After all, the airlock 12 must absorb the changes in the water level at the surface such that the air remains in the monopile 2 or does not escape too much.

Volgens onderhavige uitvinding wordt aan de binnenzijde van de monopile "berekende" overdruk van de lucht de verplaatste hoeveelheid water (in overeenstemming met de opwaartse waterdruk) gemaximaliseerd en dientengevolge het effectieve hijsgewicht van de geverticaliseerde monopile 2 geminimaliseerd, zodat voor het hijsmechanisme 1 een geringere hijscapaciteit vereist is dan zonder overdruk aan lucht aan de binnenzijde van de monopile 2. Vanzelfsprekend is de "berekende" overdruk van de lucht af te stemmen op het benodigd te verminderen hijsgewicht in plaats van het maximaal te verminderen hijsgewicht.According to the present invention, on the inside of the monopile "calculated" overpressure of the air, the displaced amount of water (in accordance with the upward water pressure) is maximized and consequently the effective lifting weight of the verticalised monopile 2 is minimized, so that for the lifting mechanism 1 a lower lifting capacity is then required without excess air pressure on the inside of the monopile 2. Of course, the "calculated" excess pressure of the air can be adjusted to the required lifting weight to be reduced instead of the maximum lifting weight to be reduced.

Fig.4 toont de geverticaliseerde monopile 2, waarbij het hijsmechanisme 1 alleen maar dienst doet om de monopile verticaal te houden en de vervolgwerkzaamheden zoals verankeren en/of trillen, drukken, boren, heien, e.d. begonnen kunnen worden.Figure 4 shows the verticalised monopile 2, where the hoisting mechanism 1 only serves to hold the monopile vertical and the follow-up work such as anchoring and / or vibrating, pressing, drilling, pile driving and the like can be started.

Claims

1. The invention relates to working methods and structural embodiments for the upright positioning of a large hollow body in the sea, such as a tubular pile and the like, characterized in that use is made of the buoyancy in water of a hollow-closed body.

2. The invention relates to working methods and constructional embodiments regarding the upright positioning of a large hollow body in the sea, such as a tubular pole, etc., according to claim 1, characterized in that the required lifting capacity of the lifting mechanism can thereby be smaller than without being used. making up the buoyancy.

3. The invention relates to working methods and constructional embodiments regarding the upright positioning of a large hollow body in the sea, such as a tubular pole, etc., according to claims 1 and 2, characterized in that by setting the hollow sealed body to increased gas pressure, buoyancy after removal of the bottom stop is considerably higher than without the increased gas pressure or precisely (if desired) lower with a reduced gas pressure.

4. The invention relates to working methods and structural embodiments for the upright positioning of a large hollow body in the sea, such as a tubular pile, etc., according to claims 1 to 3, characterized in that in order to prevent a ramp transition prior to removal of the bottom stop a small amount of water (water plug) is gradually being put into the cavity. This water plug also serves to prevent that no or not too much air / gas escapes from the tubular pile as a result of vertical changes in the water level on the water surface (vertical wave movements).

The invention relates to working methods and structural embodiments for the upright positioning of a large hollow body in the sea, such as a tubular pole, etc., according to claims 1 to 4, characterized in that the present methods are applicable to the reverse method, wherein there is uninstallation.