NL2004169C2 - Werkwijze en inrichting voor het verticaal stellen van een holle eerste zuil op een in hoofdzaak verticale tweede zuil. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERTICAAL STELLEN VAN EEN HOLLE EERSTE ZUIL OP EEN IN HOOFDZAAK VERTICALE TWEEDE ZUIL

De uitvinding betreft een werkwijze voor het verticaal stellen van een holle eerste zuil op een in hoofdzaak verticale tweede zuil, omvattend de stap (i) van het aanbrengen van de holle eerste zuil rondom een met de eerste 5 zuil samenwerkende eindzone van de tweede zuil, en de stap (ii) van het in verticale stand positioneren van de holle eerste zuil op de tweede zuil.

Een dergelijke werkwijze is bekend voor het verticaal stellen van een cilindrisch transition piece van een offshore 10 windmolen op een in de zeebodem geplaatste cilindrische monopile.

Bij het plaatsen van een windmolen in zee wordt achtereenvolgens de monopile in de zeebodem verankerd, en wordt het cilindrische transition piece, waarvan het onderste 15 deel een grotere binnendiameter heeft dan de buitendiameter van de monopile, met zijn onderste eind om de monopile geplaatst, waarbij het transition piece tijdelijk rust op drie of meer hydraulische vijzels die zijn aangebracht tussen daartoe aangebrachte uitsteeksels aan de binnenwand van het 20 transition piece en de bovenrand van de monopile.

Na het aanbrengen van de vijzels wordt het transition piece met behulp van de vijzels verticaal gesteld, waarna de ruimte tussen het transition piece en de monopile wordt gevuld met grout. Na het uitharden van de grout is een starre 25 koppeling van het transition piece en de monopile verkregen, en dienen de vijzels ter voorkoming van spanningscorrosie als gevolg van galvanische stromen gelost en verwijderd te worden.

Aan het verticaal stellen van een transition piece op 30 een monopile met behulp van een hydraulische vijzel is het nadeel verbonden dat het transition piece bij omstandigheden van wind en golven voortdurend in geringe mate in beweging is, en slechts binnen betrekkelijk ruime marges door de 2 vijzels in een verticale stand gefixeerd kunnen worden. De oorzaken hiervan zijn onder meer dat de hydraulische olie voor de vijzels enigszins samendrukbaar is, de vijzels en de daarop aangesloten olieslangen onderhevig zijn aan krimpen of 5 zwellen, en het olievolume in een vijzel als gevolg van temperatuurschommelingen aan verandering onderhevig is. De voortdurende beweging van het transition piece tijdens het uitharden van de grout is nadelig voor de sterkte van de koppeling van transition piece en monopile, terwijl de 10 uiteindelijke stand van het transition piece mogelijk niet exact verticaal is.

Een tweede nadeel van het verticaal stellen met behulp van vijzels is de noodzakelijke inzet van duikpersoneel voor het verwijderen van de vijzels. De inzet van duikpersoneel is 15 niet zonder persoonlijke risico's, en is bovendien kostbaar.

Uit DE 20 2007 009474 UI is een offshore platform bekend, waarbij een betonnen cilindrisch transition piece van een windmolen met behulp van zes vijzels volgens de stand der techniek is geplaatst op een in de zeebodem rustende en zich 20 tot boven de zeespiegel uitstrekkende cilindrische monopile.

Het is een doel van de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het verticaal stellen van een holle eerste zuil om een daarmee samenwerkende in hoofdzaak verticale tweede zuil, welke werkwijze in het bijzonder geschikt is 25 voor het verticaal stellen van een cilindrisch transition piece van een offshore windmolen op een in de zeebodem geplaatste cilindrische monopile.

Bij deze werkwijze dient de holle eerste zuil ook onder omstandigheden waarin die is blootgesteld aan grote 30 uitwendige krachten, zoals windkracht en golfslag, vrij van beweging ten opzichte van de tweede zuil binnen zeer nauwe grenzen in een verticale stand gefixeerd te kunnen worden.

Het is voorts een doel een werkwijze te verschaffen die bij toepassingen offshore kan worden uitgevoerd zonder dat 35 daarvoor de inzet van duikpersoneel is vereist.

Deze doelen worden bereikt, en andere voordelen worden behaald, met een werkwijze volgens conclusie 1.

3

In tegenstelling tot de ingestelde lengte van een hydraulische vijzel is de ingestelde lengte van een afsteunbaar draadeind ongevoelig voor externe invloeden zoals windkracht en golfslag, of voor de condities van hydraulische 5 onderdelen, zodat met behulp van afsteunbare draadeinden een verticale stand kan worden ingesteld binnen zeer nauwe toleranties, welke stand bovendien zeer stabiel is.

In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm zijn de draadeinden verplaatsbaar met behulp van respectieve op 10 afstand bedienbare aandrijfmiddelen, bijvoorbeeld met behulp van op zich bekende hydraulisch aangedreven momentsleutels.

In een voordelige uitvoeringsvorm van een werkwijze overeenkomstig de uitvinding bedraagt het aantal draadeinden drie.

15 De werkwijze volgens de uitvinding biedt in het bijzonder voordelen in een toepassing waarbij de holle eerste zuil het transition piece van een offshore draagstructuur omvat en de tweede zuil de monopile van die draagstructuur omvat.

20 De uitvinding betreft voorts een inrichting volgens conclusie 5 voor het uitvoeren van de hierboven beschreven werkwij ze.

Het stellichaam is in een uitvoeringsvorm voorzien van ten minste een zich in langsrichting van het draadeind 25 uitstrekkend geleideprofiel voor het geleiden van een ten minste een zich van het aandrijfmiddel in een richting dwars op de langsrichting uitstrekkende geleidearm.

Een dergelijk geleideprofiel biedt in het bijzonder voordeel voor het geleiden van een geleidearm die star 30 gekoppeld is met een aandrijfmiddel voor een draadeind. De geleidearm fungeert dan als reactiearm, die het optreden van interne torsie in het aandrijfmiddel en van afschuif- en buigingskrachten op het draadeind voorkomt, en aldus mogelijk maakt dat een draadeind met grote nauwkeurigheid in zijn 35 axiale richting kan worden verplaatst.

In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm vertoont het stellichaam in een langsdoorsnede in hoofdzaak een U-vorm, 4 waarbij twee naar elkaar gerichte sleuven in de opstaande benen van de U-vorm een paar geleideprofielen vormen voor het geleiden van een paar respectieve geleidearmen, en de inwendige schroefdraad is verschaft in het de opstaande benen 5 verbindende dwarsdeel van de U-vorm.

In deze uitvoeringsvorm omvat het stellichaam bijvoorbeeld een aandrijfmiddel dat is voorzien van een paar zich van het aandrijfmiddel in een richting dwars op de langsrichting van het draadeind uitstrekkende voor 10 samenwerking met de geleideprofielen ingerichte geleidearmen. Deze geleidearmen fungeren dan als reactiearmen, die het optreden van interne torsie in het aandrijfmiddel voorkomen.

Het aandrijfmiddel kan in beginsel ieder geschikt, bijvoorbeeld hydraulisch, pneumatisch of elektrisch 15 aandrijfmiddel omvatten, en omvat in een voordelige uitvoeringsvorm een hydraulisch aangedreven momentsleutel of motor.

Een hydraulisch aangedreven momentsleutel is in het bijzonder geschikt bij toepassing van de stelinrichting voor 20 het verticaal stellen van een transition piece van een offshore draagstructuur op de monopile van die structuur.

Om een holle eerste zuil exact verticaal te kunnen plaatsen op een niet geheel verticaal staande tweede zuil is in een praktisch voordelige uitvoeringsvorm van de 25 stelinrichting het draadeind aan zijn in normale gebruikstoestand onderste eind voorzien van een verdikking met een convex eerste eindvlak, welke verdikking is opgenomen in een cilindervormig huis met een met het convexe eerste eindvlak corresponderend aan zijn binnenzijde concaaf tweede 30 eindvlak.

In deze uitvoeringsvorm is het draadeind door middel van het cilindervormige huis afsteunbaar op de tweede zuil, waarbij de eventuele scheefstand van die tweede zuil wordt geaccommodeerd in het contactvlak van het convexe eerste 35 eindvlak en concave tweede eindvlak.

De uitvinding zal in het volgende worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, onder verwijzing naar 5 de tekeningen.

In de tekeningen tonen

Fig. 1 in een perspectivisch bovenaanzicht een uitvoeringsvorm van een stelinrichting volgens de uitvinding, 5 Fig. 2 in bovenaanzicht de in fig. 1 getoonde stelinrichting,

Fig. 3 een schetsmatige weergave van een deel van een transition piece en een monopile, met twee van de in fig. 1 getoonde stelinrichtingen, en 10 Fig. 4 in een axiale doorsnede een uitvoeringsvorm van een draadeind voor de in fig. 1 getoonde stelinrichting.

In de figuren zijn overeenkomstige onderdelen aangeduid met dezelfde verwijzingsgetallen.

Fig. 1 toont een stelgereedschap 1, dat is samengesteld 15 uit een U-vormig stellichaam met opstaande benen 2 waarin twee naar elkaar gerichte sleuven 3 zijn aangebracht, en een de opstaande benen 2 verbindend dwarsdeel 4 dat één geheel vormt met een daarmee vast gekoppelde moer 5. In de moer 5 is een draadeind, in casu een bout 6 geschroefd, die aan zijn 20 onderkant is voorzien van een afsteunvoet 7, welke bout 6 in of uit de moer 5 kan worden gedraaid met behulp van een hydraulische momentsleutel 8, die aangrijpt aan de boutkop 9. De figuur toont voorts de aansluitnippels 10, 11 voor aan- en afvoerslangen voor de olie voor het hydraulisch aandrijven 25 van de momentsleutel 8, en een vertanding 12 op de bovenzijde van de momentsleutel 8, waarop een paar reactiearmen 13 (getoond in fig. 2), dat is voorzien van een corresponderende vertanding, kan worden geplaatst.

Fig. 2 toont het stelgereedschap 1 van fig. 1, in een 30 situatie waarbij de momentsleutel 8 is voorzien van een paar reactiearmen 13 in bovenaanzicht. De uiteinden van de reactiearmen 13 hebben een uitwendige vorm die correspondeert met de inwendige vorm van de sleuven 3, en zijn in langsrichting van die sleuven 3 verplaatsbaar.

35 Bij het in- of uitdraaien van het draadeind 6 in de moer 5 wordt het optreden van torsiekrachten in de momentsleutel 8 en van afschuif- en buigingskrachten in het draadeind 6 6 voorkomen, als gevolg waarvan het draadeind 6 uitsluitend in op- of neerwaartse axiale richting verplaatsbaar is, onder gelijktijdige op- of neerwaartse beweging van de momentsleutel 8 en de in de sleuven 3 geleide reactiearmen 5 13.

Fig. 3 toont een in de zeebodem 14 geplaatste monopile 15, waarop een transition piece 16 is geplaatst, dat zich grotendeels onder de zeespiegel 17 bevindt. Boven de zeespiegel 17 strekt zich vanaf het transition piece 16 een 10 offshore constructie uit, bijvoorbeeld een windmolen 18 (deels getoond). De ruimte tussen monopile 15 en transition piece 16 is gevuld met grout 19, dat in uitgeharde toestand voor een starre en sterke verbinding tussen de beide delen 15, 16 zorgt. In het transition piece 16 bevindt een aantal 15 stelinrichtingen, waarvan er twee zijn getoond, die voorafgaand aan de plaatsing van het transition piece 16 op de monopile 15 met hun U-vormige benen 2 tegen de binnenwand zijn gelast, en die zijn voorzien van een momentsleutel en hydraulische slangen (niet getoond). Bij het neerlaten van 20 het transition piece 16 komen de draadeinden 6 met hun stelvoet 7 op de eindrand van de monopile 15 te rusten (getoond rechts in de figuur), waarna het transition piece 16 met behulp van de van boven de zeespiegel 17 bedienbare momentsleutels door in- of uitdraaien van de respectieve 25 draadeinden exact verticaal gesteld kan worden. Na het verticaal stellen van het transition piece 16 wordt grout 19 ingelaten in de tussenruimte, na het uitharden van de grout 19 worden de draadeinden omhoog gedraaid (getoond links in de figuur), en worden zonder tussenkomst van duikpersooneel de 30 respectieve momentsleutels en de hydraulische slangen opgetrokken, die vervolgens voor gebruik elders beschikbaar zijn. De relatief goedkope U-profielen 2 en de draadeinden 6 blijven hierbij achter.

Fig. 4 toont in detail een draadeind 6, met aan zijn 35 bovenkant een zeskantige kop 9 voor aangrijping door een aandrijfmiddel, bijvoorbeeld een momentsleutel, en aan zijn onderkant een verdikking 20 met een convex eindvlak 21, die 7 is opgenomen in een cilindervormig huis 7 met aan zijn binnenzijde een concaaf eindvlak 22 dat correspondeert met het convexe eindvlak 21 van de verdikking 20. Het huis 7 is met behulp van een veerring 23 geborgd aan de verdikking 20.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het verticaal stellen van een holle eerste zuil (16) op een in hoofdzaak verticale tweede zuil (15) , omvattend de stap (i) van het aanbrengen van de holle eerste zuil (16) rondom een met de eerste zuil samenwerkende 5 eindzone van de tweede zuil (15), en de stap (ii) van het in verticale stand positioneren van de holle eerste zuil (16) op de tweede zuil (15), met het kenmerk, dat de stap (ii) wordt uitgevoerd door middel van ten minste twee vast met de binnenwand van de holle eerste zuil (16) gekoppelde en zich 10 boven de tweede zuil (15) uitstrekbare stellichamen (2, 4, 5) die elk zijn voorzien van een inwendige schroefdraad voor een daarmee samenwerkend in axiale richting van de eerste zuil (16) verplaatsbaar en op de tweede zuil (15) afsteunbaar draadeind (6).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de draadeinden (6) verplaatsbaar zijn met behulp van respectieve op afstand bedienbare aandrijfmiddelen (8).

3. Werkwijze volgens een der conclusie 1-2, met het kenmerk, dat het aantal draadeinden (6) drie bedraagt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, waarbij de holle eerste zuil het transition piece (16) van een offshore draagstructuur (18) omvat en de tweede zuil de monopile (15) van die draagstructuur (18) omvat.

5. Inrichting (1) voor het uitvoeren van een werkwijze 25 volgens een der conclusies 1-4, omvattend een stellichaam (2, 4, 5) waarin een inwendige schroefdraad is verschaft voor een daarmee samenwerkend draadeind (6), welk draadeind (6) aan zijn in normale gebruikstoestand bovenste eind is voorzien van aangrijpmiddelen (9) voor aangrijping door een 30 aandrijfmiddel (8), met het kenmerk, dat het aandrijfmiddel (8) in het stellichaam (2) is opgenomen.

6. Inrichting (1) volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het stellichaam (2) is voorzien van ten minste een zich in langsrichting van het draadeind uitstrekkend geleideprofiel (3) voor het geleiden van een ten minste een zich van het aandrijfmiddel (8) in een richting dwars op de langsrichting uitstrekkende geleidearm (13).

7. Inrichting (1) volgens een der conclusies 5-6, met 5 het kenmerk, dat het stellichaam (2, 4, 5) in een langsdoorsnede in hoofdzaak een U-vorm vertoont, waarbij twee naar elkaar gerichte sleuven (3) in de opstaande benen (2) van de U-vorm een paar geleideprofielen vormen voor het geleiden van een paar respectieve geleidearmen (13), en de 10 inwendige schroefdraad (5) is verschaft in het de opstaande benen (2) verbindende dwarsdeel (4) van de U-vorm.

8. Inrichting (1) volgens conclusie 7, verder omvattend een aandrijfmiddel (8) dat is voorzien van een paar zich van het aandrijfmiddel (8) in een richting dwars op de 15 langsrichting van het draadeind (6) uitstrekkende voor samenwerking met de geleideprofielen (4) ingerichte geleidearmen (13).

9. Inrichting (1) volgens een der conclusies 5-8, met het kenmerk, dat het aandrijfmiddel een hydraulisch 20 aangedreven momentsleutel (8) omvat.

10. Inrichting (1) volgens een der conclusies 5-9, waarbij het draadeind (1) aan zijn in normale gebruikstoestand onderste eind is voorzien van een verdikking (20) met een convex eerste eindvlak (21), welke verdikking 25 (20) is opgenomen in een cilindervormig huis (7) met een met het convexe eerste eindvlak (21) corresponderend aan zijn binnenzijde concaaf tweede eindvlak (22).