NO20100398A1

NO20100398A1 - Device for improving the flow stability and flowability of floating structures

Info

Publication number: NO20100398A1
Application number: NO20100398A
Authority: NO
Inventors: Karel Karal; Sigurd Ramslie
Original assignee: Seatower As
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-09-19
Also published as: WO2011115504A2; WO2011115504A3

Abstract

Et opp drifts element (6, 7) for løsbar forbindelse med en struktur (1) som flyter i en vannmasse (W), er kjennetegnet ved et nedre bæreelement (19) og rom (11-14) som er fluidforbundet via åpninger (60). Ett av rommene er et sentralt rom (11) som via et kontrollmiddel (11b) og en kanal (lia) er selektivt fluidforbundet med vann rundt oppdriftselementet. Oppdrifts elementet (6, 7) er tilknyttet strukturen (1) bare ved hjelp av det hydrostatiske trykket som vannet utøver på oppdriftselementet (6, 7). En innretning (8) for øking av oppdriften og stabiliteten til en struktur (1) som flyter i en vannmasse (W), for løsbar forbindelse med strukturen, er kjennetegnet av en vegg (24a, 24b) som omgir en del (2a) av strukturen og strekker seg opp fra et bæreområde (3; 30) på strukturen og til en avstand over vannet, hvorved det dannes et rom (25) mellom veggavsnittet og delen av strukturen, hvorved vannplanarealet og oppdriften til kombinasjonen av innretning og struktur økes. En sammensatt oppdriftsstruktur som kan transporteres i halvt neddykket tilstand i en vannmasse, innbefatter et antall individuelle oppdriftsstrukturer (1a-c) som har respektive individuelle vannplanarealer og forbindelsesmidler (30; 31, 30a-c, 33) og anleggsområder (9, 34, 35, 34', 35'). Forbindelsesmidlene er løsbart forbundet mellom hver av de individuelle strukturene i en vertikal avstand fra anleggsområdene. Den sammensatte strukturen danner et i hovedsaken stivt legeme med en flytestabilitet som er bedre enn flyte stabiliteten til de enkelte strukturene når disse er frigjort fra hverandre.An operable member (6, 7) for releasable connection with a structure (1) flowing in a body of water (W) is characterized by a lower support member (19) and compartments (11-14) which are fluidly connected via openings (60). ). One of the compartments is a central compartment (11) which, via a control means (11b) and a duct (10a), is selectively fluidly connected with water around the buoyancy element. The buoyancy element (6, 7) is associated with the structure (1) only by the hydrostatic pressure exerted by the water on the buoyancy element (6, 7). A device (8) for increasing the buoyancy and stability of a structure (1) floating in a body of water (W), for releasable connection with the structure, is characterized by a wall (24a, 24b) surrounding a part (2a) of the structure and extends from a support area (3; 30) to the structure and to a distance above the water, thereby forming a space (25) between the wall section and the portion of the structure, thereby increasing the water planar area and buoyancy of the combination of device and structure. A composite buoyancy structure that can be transported in a semi-submerged state in a body of water includes a plurality of individual buoyancy structures (1a-c) having respective individual aquatic plan areas and connecting means (30; 31, 30a-c, 33) and abutment areas (9, 34, 35 , 34 ', 35'). The connecting means are releasably connected between each of the individual structures at a vertical distance from the plant areas. The composite structure forms a substantially rigid body with a flow stability better than the flow stability of the individual structures when released from each other.

Description

Oppfinnelsen vedrører flytende strukturer som er beregnet for våtsleping til installasjonsstedet, og for plassering på havbunnen ved å øke strukturens vekt. I de fleste praktiske anvendelsene vedrører oppfinnelsen bærestrukturer for offshorevindturbiner hvor det vanligvis kreves installering av et antall strukturer. The invention relates to floating structures which are intended for wet towing to the installation site, and for placement on the seabed by increasing the structure's weight. In most practical applications, the invention relates to support structures for offshore wind turbines where the installation of a number of structures is usually required.

Mer særskilt vedrører oppfinnelsen et oppdriftselement for løsbar forbindelse med en struktur som flyter i en vannmasse, som angitt i innledningen til krav 1; en innretning for øking av oppdriften og stabiliteten til en struktur som flyter i en vannmasse, som angitt i innledningen til det selvstendige krav 12; og en innretning for styring og forbindelse av et antall strukturer, som angitt i innledningen til det selvstendige krav 16. More specifically, the invention relates to a buoyancy element for a releasable connection with a structure that floats in a body of water, as stated in the introduction to claim 1; a device for increasing the buoyancy and stability of a structure floating in a body of water, as stated in the preamble to independent claim 12; and a device for controlling and connecting a number of structures, as stated in the introduction to independent claim 16.

Det er et stadig økende behov for vindturbinbærestrukturer som kan installeres uten bruk av kranfartøy, som beskrevet i eksempelvis WO 2009/154472. To vesentlige kostnadsdrivere er relatert til utformingen og dimensjoneringen av slike strukturer, dvs. (a) strukturens dypgående når den flyter i en ikke-ballastert tilstand under utlasting og våtslep til dypere vann: begrensninger med hensyn til tillatt dypgående som følge av de naturlige forholdene på de tilgjengelige bygge- eller utlastingsstedene, øker kostnadene for slike strukturer fordi de vil begrense en optimalisering av strukturen og medføre økte dimensjoner av strukturens bunndel, med tilhørende negative konsekvenser for det arealet og volumet som utsettes for bølger og strøm i den installerte tilstanden, slik at det fremkommer et behov for øking av den fundamentdelen som overfører belastningene til havbunnen. (b) flytestabilitet i alle installasjonsfaser helt til bæring på havbunnen: krav med hensyn til adekvat flytestabilitet bestemmer både posisjonen til tyngdekraftsenteret, oppdriftssenteret og størrelsen til vannplanarealet, med tilhørende økte dimensjoner, øket materialforbruk og modifisert form sammenlignet med en utførelse hvor det ikke tas hensyn til flytestabilitetskrav. There is an ever-increasing need for wind turbine support structures that can be installed without the use of crane vessels, as described in, for example, WO 2009/154472. Two significant cost drivers relate to the design and sizing of such structures, i.e. (a) the draft of the structure when floating in a non-ballasted state during unloading and wet towing to deeper water: limitations on allowable draft due to the natural conditions of the available construction or unloading sites, increase the costs of such structures because they will limit an optimization of the structure and entail increased dimensions of the bottom part of the structure, with associated negative consequences for the area and volume exposed to waves and current in the installed state, so that there is a need to increase the part of the foundation that transfers the loads to the seabed. (b) buoyancy in all phases of installation up to bearing on the seabed: requirements with regard to adequate buoyancy determine both the position of the center of gravity, the center of buoyancy and the size of the water plane area, with associated increased dimensions, increased material consumption and modified shape compared to a design where no consideration is taken to flow stability requirements.

Det foreligger derfor et behov for innretninger som ikke har de kjente ulemper. There is therefore a need for devices that do not have the known disadvantages.

Det foreslås således et oppdriftselement for løsbar forbindelse med en struktur som flyter i en vannmasse,karakterisert vedet nedre bæreelement og rom som er fluidforbundet via åpninger, idet ett av rommene er et sentralt rom som via et styremiddel og en kanal selektivt kan fluidforbindes med vann rundt oppdriftselementet, hvilket oppdriftselement er forbundet med strukturen bare ved hjelp av det hydrostatiske trykket som vannet utøver på oppdriftselementet. A buoyancy element is thus proposed for a releasable connection with a structure that floats in a body of water, characterized by a lower support element and a space that is fluidly connected via openings, one of the spaces being a central space that can be selectively fluidly connected to surrounding water via a control means and a channel the buoyancy element, which buoyancy element is connected to the structure only by means of the hydrostatic pressure which the water exerts on the buoyancy element.

I én utførelse er det sentrale rommet plassert i oppdriftselementets massesenter. I én utførelse er det sentrale rommet plassert i oppdriftselementets geometriske senter. In one embodiment, the central space is located in the buoyancy element's center of mass. In one embodiment, the central space is located in the geometric center of the buoyancy element.

Fordelaktig er de andre rommene plassert symmetrisk rundt det sentrale rommet. I én utførelse er en første serie av rom plassert radielt rundt det sentrale rommet, mens en andre serie av rom er plassert radielt rundt den første romserien, og en tredje serie av rom er plassert radielt rundt den andre romserien. Advantageously, the other rooms are placed symmetrically around the central room. In one embodiment, a first series of rooms is located radially around the central room, while a second series of rooms is located radially around the first series of rooms, and a third series of rooms is located radially around the second series of rooms.

I én utførelse innbefatter oppdriftselementet videre et øvre bæreelement, slik at antallet rom er omsluttet. In one embodiment, the buoyancy element further includes an upper support element, so that the number of rooms is enclosed.

Veggavsnittene i de enkelte rommene er utformet for samvirke med en del av strukturen, slik at antallet rom vil være omsluttet når oppdriftselementet er forbundet med strukturen, og hydrostatiske belastninger overføres fra det nedre bæreelementet og til den nevnte strukturdelen. The wall sections in the individual rooms are designed to cooperate with part of the structure, so that the number of rooms will be enclosed when the buoyancy element is connected to the structure, and hydrostatic loads are transferred from the lower support element and to the aforementioned structural part.

Oppdriftselementet er utformet for innføring i en kavitet under strukturen. I én utførelse har oppdriftselementet en sirkulær, skivelignende form. The buoyancy element is designed for insertion into a cavity under the structure. In one embodiment, the buoyancy element has a circular, disc-like shape.

Det foreslås også en innretning for øking av oppdriften og stabiliteten til en struktur som flyter i en vannmasse, for løsbar forbindelse med strukturen, kjennetegnet ved en vegg som omgir en del av strukturen og strekker seg opp fra et bæreområde på strukturen og til en avstand over vannet, hvorved det dannes et rom mellom veggavsnittet og strukturdelen, slik at derved vannplanarealet og oppdriften til den kombinerte innretningen og strukturen økes. A device is also proposed for increasing the buoyancy and stability of a structure floating in a body of water, for releasable connection with the structure, characterized by a wall that surrounds part of the structure and extends up from a bearing area of the structure and to a distance above the water, whereby a space is formed between the wall section and the structural part, so that the water surface area and the buoyancy of the combined device and structure are thereby increased.

I én utførelse innbefatter veggen et stumpkonisk legeme. I én utførelse innbefatter veggen et i hovedsaken med rette vegger utformet sirkulært legeme, i hovedsaken innrettet i forhold til strukturens symmetriakse, og utformet med et nedre område som har en første diameter og med et øvre område som har en andre diameter, hvilken andre diameter er mindre enn den første diameteren, idet det mellom de to avsnittene foreligger et overgangstrinn under vannflaten. Veggen kan innbefatte minst to segmenter som er forbundet ved hjelp av forbindelsesmidler, og er forsynt med tetningsmidler. In one embodiment, the wall includes a frustoconical body. In one embodiment, the wall includes a substantially straight-walled circular body, substantially aligned relative to the structure's axis of symmetry, and formed with a lower region having a first diameter and an upper region having a second diameter, which second diameter is smaller than the first diameter, as there is a transition step below the water surface between the two sections. The wall may include at least two segments which are connected by means of connecting means, and are provided with sealing means.

Det foreslås også en flytende sammensatt struktur, som kan transporteres i en halvt neddykket tilstand i vannmasse, kjennetegnet ved at den innbefatter et antall flytende individuelle strukturer som har respektive individuelle eller vannplanarealer og forbindelsesmidler og anslagsområder, hvilke forbindelsesmidler er løsbart forbundet mellom hver av de nevnte individuelle strukturene i en vertikal avstand fra de nevnte anslagsområdene, idet den sammensatte strukturen innbefatter ett, i hovedsaken stivt, legeme som har en flytestabilitet som er bedre enn flytestabiliteten til de individuelle strukturene når slike individuelle strukturer er frigjort fra hverandre. It is also proposed a floating composite structure, which can be transported in a semi-submerged state in a body of water, characterized in that it includes a number of floating individual structures having respective individual or water plane areas and connecting means and impact areas, which connecting means are releasably connected between each of the aforementioned the individual structures at a vertical distance from the aforementioned impact areas, the composite structure comprising one, essentially rigid, body which has a flow stability that is better than the flow stability of the individual structures when such individual structures are freed from each other.

I én utførelse er forbindelsesmidlene løsbart forbundet mellom hver av de nevnte individuelle strukturene i individuelle områder i en vertikal avstand fra de nevnte anslagsområdene, idet en horisontal last utøves på hvert sted, og motsatt rettede reaktive krefter med samme størrelse genereres i anslagsområdene, slik at det derved hindres en utilsiktet adskillelse av den sammensatte strukturen, og de enkelte strukturene innbefatter ett, i hovedsaken stivt, legeme. In one embodiment, the connecting means are releasably connected between each of said individual structures in individual areas at a vertical distance from said impact areas, a horizontal load being applied at each location, and oppositely directed reactive forces of the same magnitude are generated in the impact areas, so that thereby, an accidental separation of the composite structure is prevented, and the individual structures comprise one, essentially rigid, body.

I én utførelse innbefatter forbindelsesmidlene kabler eller kjettinger. Hver av disse er med en første ende forbundet med et respektivt forbindelsesområde, og er med en andre ende forbundet med et forbindelseselement som er plassert ved eller nær den vertikale symmetriaksen til antallet individuelle strukturer. En strammemekanisme er innkoblet mellom en første ende av en av de nevnte kabler eller kjettinger, og et forbindelsesområde. In one embodiment, the connecting means includes cables or chains. Each of these is connected with a first end to a respective connection area, and is connected with a second end to a connection element located at or near the vertical axis of symmetry of the number of individual structures. A tensioning mechanism is connected between a first end of one of the aforementioned cables or chains, and a connection area.

I én utførelse innbefatter forbindelsesmidlene en kabel eller kjetting som med en første ende er forbundet med et område på en første individuell struktur, via en strammemekanisme, mens den andre enden også er forbundet med den nevnte første individuelle strukturen, idet mellomdeler av kabelen eller kjettingen er bevegbart forbundet med de resterende forbindelsesområdene. I én utførelse innbefatter forbindelsesmidlene en stiv rammestruktur som er forbundet med respektive forbindelsesområder på hver av de individuelle strukturene. In one embodiment, the connecting means include a cable or chain which is connected with a first end to an area of a first individual structure, via a tensioning mechanism, while the other end is also connected to said first individual structure, intermediate parts of the cable or chain being movably connected to the remaining connection areas. In one embodiment, the connecting means includes a rigid frame structure which is connected to respective connecting areas on each of the individual structures.

I én utførelse er forbindelsesområdene plassert slik på strukturene at de ligger i eller nær vannlinjen til de individuelle strukturene når den stive rammestrukturen er frigitt fra den sammensatte strukturen. Den stive rammestrukturen kan innbefatte et oppdriftselement. In one embodiment, the connection areas are positioned on the structures so that they are at or near the waterline of the individual structures when the rigid frame structure is released from the composite structure. The rigid frame structure may include a buoyancy element.

I én utførelse er forbindelsesområdene plassert ved eller nær toppenden til hver av de individuelle strukturene. Strammemidlene kan være anordnet i hovedsaken horisontalt. Fortrinnsvis er de individuelle strukturene anordnet i hovedsaken symmetrisk om en felles vertikal akse som utgjør en vertikal symmetriakse for den sammensatte strukturen, og innbefatter videre minst ett ballastrom i hver av de individuelle strukturene, anordnet i en avstand fra de nevnte strukturenes felles vertikale symmetriakse. In one embodiment, the connection areas are located at or near the top end of each of the individual structures. The tensioning means can be arranged mainly horizontally. Preferably, the individual structures are mainly arranged symmetrically about a common vertical axis which constitutes a vertical axis of symmetry for the composite structure, and further includes at least one ballast space in each of the individual structures, arranged at a distance from the aforementioned structures' common vertical axis of symmetry.

Fordelaktig er de individuelle strukturene i hovedsaken identiske legemer, og har fortrinnsvis sirkulære horisontale tverrsnitt. Advantageously, the individual structures are essentially identical bodies, and preferably have circular horizontal cross-sections.

I én foretrukket utførelse innbefatter forbindelsesmidlene strammemidler. Anslagsområdene kan innbefatte løsbare låsemidler. Fordelaktig er forbindelsesmidlene anordnet over vannmassen mens anslagsområdene er anordnet i vannmassen. I én utførelse innbefatter hver av de individuelle strukturene et oppdriftselement ifølge oppfinnelsen. In one preferred embodiment, the connecting means includes tensioning means. The impact areas may include releasable locking means. Advantageously, the connecting means are arranged above the body of water, while the impact areas are arranged in the body of water. In one embodiment, each of the individual structures includes a buoyancy element according to the invention.

Foreliggende oppfinnelser representerer et antall relaterte løsninger for øking av flytestabiliteten og redusering av nødvendig dypgående for offshorestrukturer beregnet for våtsleping til installasjonsstedet og påfølgende havvannsforsterket senking til havbunnen. The present inventions represent a number of related solutions for increasing the buoyancy stability and reducing the necessary draft for offshore structures intended for wet towing to the installation site and subsequent seawater-enhanced lowering to the seabed.

Løsningene tilveiebringer midler for temporær: The solutions provide means for temporary:

• utnyttelse av rom begrenset av skjørt for tilveiebringelse av luftbæreputer for øking av oppdriften og redusering av dypgående, • øking av vannplanarealet for oppnåelse av øket flytestabilitet og oppdrift, • utilization of space limited by skirts for the provision of air cushions for increasing buoyancy and reducing draft, • increasing the water plane area to achieve increased buoyancy and buoyancy,

med tilhørende redusering av dypgående, with associated reduction of draft,

samling av flere strukturer som ett stivt legeme med øket flytestabilitet, og kombinasjoner av disse oppfinnelsene. collection of several structures as one rigid body with increased flow stability, and combinations of these inventions.

De oppfinneriske løsningene bruker de ulike detaljers innvirkninger for å overvinne de foran nevnte negative aspektene. Løsningene kan fordelaktig brukes i egnede kombinasjoner eller de kan, med mindre bedringer, brukes individuelt. The inventive solutions use the effects of the various details to overcome the aforementioned negative aspects. The solutions can advantageously be used in suitable combinations or they can, with minor improvements, be used individually.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av foretrukne utførelsesformer. Utførelsen er bare ment som ikke-begrensende eksempler. These and other features of the invention will emerge from the following description of preferred embodiments. The embodiment is intended only as non-limiting examples.

På tegningene viser: The drawings show:

Fig. 1 et vertikalriss av en flytende struktur, Fig. 1 a vertical view of a floating structure,

Fig. 2 er et vertikalriss av den flytende strukturen i fig. 1, forsynt med en temporær bunn som bedrer flyteevnen, Fig. 3 er et vertikalriss av den flyteevneøkende bunnen sammen med en flytestruktur som i fig. 1, Fig. 2 is a vertical view of the floating structure in fig. 1, provided with a temporary bottom that improves buoyancy, Fig. 3 is a vertical view of the buoyancy-increasing bottom together with a floating structure as in fig. 1,

Fig. 4 er et grunnriss av den flyteevneøkende bunnen i fig. 3, Fig. 4 is a plan of the buoyancy-increasing bottom in fig. 3,

Fig. 5 er et vertikalriss av den flytende strukturen i fig. 1, forsynt med en flyteevneøkende temporær innretning under strukturen og utformet som et oppdriftselement, Fig. 6 er et vertikalriss av flyteevneforsterkningsinnretningen vist på plass med en flytestruktur som i fig. 5, Fig. 7 er et grunnriss av oppdriftsinnretningen i flg. 1, og er vist innført i et rom som er omgitt av skjørt, Fig. 8 er et sideriss av en flytende struktur som i fig. 1, forsynt med en flyteevne-og flytestabilitetsforsterkende temporær innretning utformet som en kofferdam, Fig. 9 er et vertikalsnitt gjennom en flytende struktur og en temporær innretning som i fig. 8, hvor vannplanarealet for anordningen økes, og hvor oppdriften økes, Fig. 5 is a vertical view of the floating structure in fig. 1, provided with a buoyancy-enhancing temporary device under the structure and designed as a buoyancy element, Fig. 6 is a vertical view of the buoyancy-enhancing device shown in place with a floating structure as in fig. 5, Fig. 7 is a ground plan of the buoyancy device in Fig. 1, and is shown introduced into a room which is surrounded by a skirt, Fig. 8 is a side view of a floating structure as in Fig. 1, provided with a buoyancy- and buoyancy-stability-enhancing temporary device designed as a rubber dam, Fig. 9 is a vertical section through a floating structure and a temporary device as in fig. 8, where the water plane area of the device is increased, and where the buoyancy is increased,

Fig. 10 er et horisontalsnitt etter linjen A-A i fig. 9, Fig. 10 is a horizontal section along the line A-A in fig. 9,

Fig. 11 er et vertikalsnitt gjennom en annen utførelse av en flyteevne- og flytestabilitetsforsterkende temporær innretning, Fig. 11 is a vertical section through another embodiment of a buoyancy- and buoyancy-stability-enhancing temporary device,

Fig. 12 er et horisontalsnitt etter linjen A-A i fig. 11, Fig. 12 is a horizontal section along the line A-A in fig. 11,

Fig. 13 er et vertikalriss av tre like flytende strukturer som i fig. 1, forbundet med hverandre for dannelse av et legeme som har en øket flytestabilitet sammenlignet med strukturer som flyter hver for seg, Fig. 14 er et sideriss av struktursamlingene i fig. 13, med noen ekstra detaljer, Fig. 15 er et grunnriss av struktursamlingene i fig. 13, med noen ekstra detaljer, Fig. 16 er et vertikalriss av strukturer som er forbundet med hverandre for dannelse av en stiv samling med eksentrisk plasserte ballastrom, Fig. 17 er et horisontalsnitt gjennom strukturer som er forbundet med hverandre for dannelse av en stiv samling med eksentrisk plasserte ballastrom og nedre forbindelseselementer, Fig. 18 er et vertikalsnitt gjennom bunnforbindelser mellom to strukturer, innrettet for sammenkobling, Fig. 13 is a vertical view of three similar floating structures as in fig. 1, connected to each other to form a body having an increased float stability compared to structures that float separately, Fig. 14 is a side view of the structure assemblies of Fig. 13, with some additional details, Fig. 15 is a plan view of the structural assemblies in fig. 13, with some additional details, Fig. 16 is a vertical view of structures connected to each other to form a rigid assembly with eccentrically placed ballast spaces, Fig. 17 is a horizontal section through structures that are connected to each other to form a rigid assembly with eccentrically placed ballast spaces and lower connection elements, Fig. 18 is a vertical section through bottom connections between two structures, arranged for interconnection,

Fig. 19 er et vertikalsnitt som viser sammenkoblingen, Fig. 19 is a vertical section showing the connection,

Fig. 20 er et sideriss som viser tre individuelle flytende strukturer som er klargjort for etablering av innbyrdes forbindelse, Fig. 21 er et sideriss av en alternativ utførelse av forbindelsen som er vist i fig. 13, Fig. 20 is a side view showing three individual floating structures which are prepared for the establishment of mutual connection, Fig. 21 is a side view of an alternative embodiment of the connection shown in fig. 13,

Fig. 22 er et grunnriss av utførelsen i fig. 21, Fig. 22 is a plan view of the embodiment in fig. 21,

Fig. 23 er et grunnriss som viser en alternativ forbindelse, Fig. 23 is a plan view showing an alternative connection,

Fig. 24 er et grunnriss som viser nok en alternativ forbindelse, og Fig. 24 is a ground plan showing yet another alternative connection, and

Fig. 25 er et riss som viser en kombinasjon av oppdrifts- og stabilitetsfremmende innretninger ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser skjematisk en typisk struktur 1 som flyter i en vannmasse W og har en overstruktur 2a og en fundamentbasis 2b. Bare trekk som er nødvendig for beskrivelse av oppfinnelsen er vist. Kammeret inne i overstrukturen, ventiler, etc., er utelatt for derved å klargjøre bildet. Fig. 25 is a diagram showing a combination of buoyancy and stability promoting devices according to the invention. Fig. 1 schematically shows a typical structure 1 which floats in a body of water W and has a superstructure 2a and a foundation base 2b. Only features necessary for the description of the invention are shown. The chamber inside the superstructure, valves, etc., have been omitted in order to clarify the picture.

Fundamentbasisen 2b innbefatter en bunndel 3 og et omkretsplateelement 4 som rager ned fra bunndelen 3 og derved begrenser en åpen kavitet 5. Dette såkalte skjørtet 4 er beregnet for penetrering i havbunnen S i installert tilstand, for derved å sikre tilstrekkelig bærekapasitet for overstrukturen og det utstyret som kan plasseres der (eksempelvis et vindturbintårn). Dypere skjørt krever som regel en mindre bunndel 3, og en mindre fundamentbasis og overstruktur, med tilhørende reduserte fremstillingskostnader. Imidlertid krever sikre operasjoner for flytende strukturer en minimumsklaring mellom havbunnen S og skjørtets 4 nedre kant, med et maksimalt tillatt dypgående betegnet med bokstaven a, hvilket hindrer en optimering. Det foreligger derfor et behov for redusering av strukturens 1 dypgående. The foundation base 2b includes a bottom part 3 and a circumferential plate element 4 which projects down from the bottom part 3 and thereby limits an open cavity 5. This so-called skirt 4 is intended for penetration into the seabed S in the installed state, thereby ensuring sufficient bearing capacity for the superstructure and the equipment which can be placed there (for example a wind turbine tower). Deeper skirts usually require a smaller bottom part 3, and a smaller foundation base and superstructure, with associated reduced manufacturing costs. However, safe operations for floating structures require a minimum clearance between the seabed S and the lower edge of the skirt 4, with a maximum permissible draft denoted by the letter a, which prevents an optimization. There is therefore a need to reduce the structure's 1 draft.

Fig. 2 viser en innovativ oppdriftsinnretning i form av en temporær bunn 6 på skjørtet 4, med veggsegmenter som rager inn i kaviteten 5. Fig. 3 og 4 viser den temporære bunnen 6 mer detaljert. Plasseringen av skjørtet 4, når den temporære bunnen er plassert på strukturen 1, er indikert med stiplede linjer i begge figurer. Fig. 2 shows an innovative buoyancy device in the form of a temporary bottom 6 on the skirt 4, with wall segments projecting into the cavity 5. Figs 3 and 4 show the temporary bottom 6 in more detail. The location of the skirt 4, when the temporary bottom is placed on the structure 1, is indicated by dashed lines in both figures.

Den temporære bunnen 6 innbefatter en bunnplate 19 og et antall konsentriske ballastrom 11, 12, 13, 14, hvorav ett er et sentralt ballastrom 11. Disse ballastrommene begrenses av sirkulære, vertikale vegger 15, 16, 17, som inne i kaviteten 5 fra bunnplaten 19 og opp til undersiden av bunndelen 3 når den temporære bunnen 6 er satt sammen med strukturen 1. Disse vertikale veggene er utformet for overføring av hydrostatiske belastninger fra bunnplaten 19 og til bunndelen 3. Neddykket, eksempelvis som vist i fig. 2, vil vanntrykket holde den temporære bunnen 6 i kontakt med skjørtet 4, og vil også holde romveggene i kontakt med bunndelen, idet det utøves en vertikal belastning som løfter strukturen slik at den vil flyte med redusert dypgående, indikert med bokstaven b i fig. 2. Vertikalkraften holder den temporære bunnen 6 på plass. Det er derfor ikke nødvendig med noen andre forbindelsesmidler for på en sikker måte å holde den temporære bunnen 6 på plass når strukturen flyter i vannet. Vanntetthet i grenseflaten mellom den temporære bunnen og strukturen, dvs. mellom skjørtet 4 og bunnplaten 19, og mellom de vertikale veggene og bunndelen 3, kan sikres eksempelvis med en gummipakning (ikke vist), eller med en omkretsform 18 som danner rom 20 som kan fylles med et egnet materiale, så som betong eller plastisk leire (ikke vist). The temporary bottom 6 includes a bottom plate 19 and a number of concentric ballast spaces 11, 12, 13, 14, one of which is a central ballast space 11. These ballast spaces are limited by circular, vertical walls 15, 16, 17, which are inside the cavity 5 from the bottom plate 19 and up to the underside of the bottom part 3 when the temporary bottom 6 is assembled with the structure 1. These vertical walls are designed for the transfer of hydrostatic loads from the bottom plate 19 and to the bottom part 3. Submerged, for example as shown in fig. 2, the water pressure will keep the temporary bottom 6 in contact with the skirt 4, and will also keep the room walls in contact with the bottom part, as a vertical load is exerted which lifts the structure so that it will float with a reduced draft, indicated by the letter b in fig. 2. The vertical force holds the temporary base 6 in place. There is therefore no need for any other connecting means to securely hold the temporary bottom 6 in place when the structure floats in the water. Watertightness in the interface between the temporary bottom and the structure, i.e. between the skirt 4 and the bottom plate 19, and between the vertical walls and the bottom part 3, can be ensured for example with a rubber seal (not shown), or with a circumferential shape 18 which forms a space 20 which can filled with a suitable material, such as concrete or plastic clay (not shown).

Radielle skott 21 og 22 deler de konsentriske rommene som dannes med de sylindriske veggene 15, 16 og 17 i mindre rom, og reduserer derved det frie overflatearealet under ballastering. Radial bulkheads 21 and 22 divide the concentric spaces formed by the cylindrical walls 15, 16 and 17 into smaller spaces, thereby reducing the free surface area during ballasting.

De vertikale veggene 15, 16, 17 er forsynt med et antall overstrømningsåpninger 60, fortrinnsvis plassert høyt oppe, vekk fra bunnplaten 19. Overstrømningsåpningene 60 muliggjør fluidforbindelse mellom rommene, og kan være enkle utskjæringer i de vertikale veggene, i en mengde og med dimensjoner som egner seg for den aktuelle anvendelsen. Alternativt kan overstrømning mellom rommene oppnås ved å gjøre noen av de vertikale veggene litt lavere enn hovedandelen av de vertikale veggene, slik at det derved tilveiebringes et gap mellom den vertikale veggen og bunndelen når den temporære innretningen er installert i kaviteten. The vertical walls 15, 16, 17 are provided with a number of overflow openings 60, preferably located high up, away from the bottom plate 19. The overflow openings 60 enable fluid connection between the rooms, and can be simple cutouts in the vertical walls, in an amount and with dimensions that suitable for the application in question. Alternatively, overflow between the spaces can be achieved by making some of the vertical walls slightly lower than the main part of the vertical walls, so that a gap is thereby provided between the vertical wall and the bottom part when the temporary device is installed in the cavity.

Når kaviteten 5, og således rommene 11,12, 13, 14, er fylt med luft, vil det hydrostatiske trykket utøve en vertikal oppadrettet kraft. Denne vertikale kraften bedrer flyteevnen (oppdriften) og reduserer strukturens 1 dypgående til en redusert verdi, angitt med b i fig. 2, som er mindre enn den minste oppnåbare dypgangsverdien a (fig. 1), uten den temporære bunnen 6. When the cavity 5, and thus the rooms 11, 12, 13, 14, are filled with air, the hydrostatic pressure will exert a vertical upward force. This vertical force improves buoyancy (buoyancy) and reduces the draft of the structure 1 to a reduced value, indicated by b in fig. 2, which is less than the minimum achievable draft value a (fig. 1), without the temporary bottom 6.

Når strukturen befinner seg på et sted med tilstrekkelig vanndyp langs en slepestrekning, kan den temporære bunnen 6 fjernes. Fjerningen av den temporære bunnen 6 oppnås ved å slippe sjøvann inn i de konsentriske ballastrommene 11, 12, 13, 14 på en styrt måte, via fluidinnløpet 1 la og ventilen 11b, idet man begynner med det sentrale rommet 11. Den innfangede luften slippes ut fra ballastrommet og til sjøen, hvor luften stiger opp til overflaten. (Noen av de nødvendige innløpene, ventileringsledninger, ventiler, etc. er utelatt for å forenkle bildet, og fordi slike detaljer anses å være selvfølgelige for fagpersoner). Når det sentrale rommet 11 er fylt, vil ballastvannet strømme gjennom overstrømningsåpningene 60 i den vertikale veggen 15, og inn i det hosliggende rommet 12. Når dette rommet er fylt, vil ballastvannet strømme gjennom overstrømningsåpningen i den vertikale veggen 16, og inn i de neste rommene 13 og 14, helt til det hydrostatiske nettotrykket på den temporære bunnen 6 blir likt eller større enn den neddykkede vekten til bunnen 6. Den temporære bunnen 6 frigjøres da av seg selv fra strukturen 1. When the structure is located in a place with sufficient water depth along a tow stretch, the temporary bottom 6 can be removed. The removal of the temporary bottom 6 is achieved by releasing seawater into the concentric ballast chambers 11, 12, 13, 14 in a controlled manner, via the fluid inlet 1 la and the valve 11 b, starting with the central chamber 11. The trapped air is released from the ballast room and to the sea, where the air rises to the surface. (Some of the necessary inlets, vent lines, valves, etc. have been omitted to simplify the picture, and because such details are considered obvious to those skilled in the art). When the central space 11 is filled, the ballast water will flow through the overflow openings 60 in the vertical wall 15, and into the adjacent space 12. When this space is filled, the ballast water will flow through the overflow openings in the vertical wall 16, and into the next the compartments 13 and 14, until the net hydrostatic pressure on the temporary bottom 6 becomes equal to or greater than the submerged weight of the bottom 6. The temporary bottom 6 is then released by itself from the structure 1.

Romoppdelingen av den temporære bunnen 6 og den suksessive flømmingen fra det sentrale rommet 11 brukes for å oppnå en konsistent flytestabilitet under ballasteringen. Som følge av romflømmingen, vil bunnen 6 frigjøre seg selv fra kontakten med strukturen, og vil få en tendens til å bevege seg ned fra den flytende strukturen. Når det anses hensiktsmessig for ytterligere operasjoner, hindres bunnen i ytterligere synking og kan gjenvinnes, eksempelvis for gjentatt anvendelse. The spatial division of the temporary bottom 6 and the successive flooding from the central space 11 are used to achieve a consistent flow stability during the ballasting. As a result of the space floating, the bottom 6 will free itself from the contact with the structure, and will tend to move down from the floating structure. When it is considered appropriate for further operations, the bottom is prevented from further sinking and can be recovered, for example for repeated use.

Den temporære bunnen 6 blir hensiktsmessig anordnet i kaviteten 5 under byggingen, dvs. at strukturen 1 bygges over den temporære bunnen. The temporary base 6 is appropriately arranged in the cavity 5 during construction, i.e. the structure 1 is built over the temporary base.

Fig. 5, 6 og 7 viser en alternativ utførelse av den inventive oppdriftsinnretningen, i form av et temporært oppdriftselement 7 som befinner seg i kaviteten 5 som dannes av skjørtene 4 og bunndelen 3. Fig. 5, 6 and 7 show an alternative embodiment of the inventive buoyancy device, in the form of a temporary buoyancy element 7 located in the cavity 5 formed by the skirts 4 and the bottom part 3.

I den viste utførelsen er det temporære oppdriftselementet 7 et skiveliknende oppdriftselement som er lagt inn i kaviteten 5. Posisjonen til skjørtet 4, når den temporære bunnen er samlet med strukturen 1, er antydet med stiplede linjer i fig. 6 og 7. Som i den foran beskrevne første utførelsen har det temporære oppdriftselementet 7 en bunnplate 19, og et antall konsentriske ballastrom 11, 12, 13, 14. Ett av disse er et sentralt ballastrom 11. Disse ballastrommene har sirkulære, vertikale vegger 15, 16, 17 som går opp fra bunnplaten 19 og til en topplate 23. Disse vertikale veggene er, sammen med en omkretsvegg 62, utformet for overføring av hydrostatiske belastninger fra bunnplaten 19 til topplaten 23, som ligger an mot undersiden av bunndelen 3 når det temporære oppdriftselementet 7 er anordnet i kaviteten 5. (Noe av nødvendige innløpsledninger, ventiler, etc. er utelatt for å forenkle bildet, og fordi slike trekk anses som kjent for fagfolk). In the embodiment shown, the temporary buoyancy element 7 is a disk-like buoyancy element inserted into the cavity 5. The position of the skirt 4, when the temporary bottom is assembled with the structure 1, is indicated by dashed lines in fig. 6 and 7. As in the first embodiment described above, the temporary buoyancy element 7 has a bottom plate 19, and a number of concentric ballast spaces 11, 12, 13, 14. One of these is a central ballast space 11. These ballast spaces have circular, vertical walls 15 . the temporary buoyancy element 7 is arranged in the cavity 5. (Some of the necessary inlet lines, valves, etc. are omitted to simplify the picture, and because such features are considered known to those skilled in the art).

Det vil kunne være fordelaktig, både av tekniske og prismessige hensyn, å bygge bunnplaten 19, eller både bunnplaten 19 og topplaten 29, av armert betong. Potensielle fordeler er da en senking av tyngdekraftsenteret, med øking av flytestabiliteten til samlingen som består av strukturen (indikert med omkretsskjørtet 4) og det innsatte temporære oppdriftselementet 7. Oppdelingen i rom 11, 12, 13, 14 ved hjelp av veggene 15, 16, 17 og ytterligere oppdelinger ved hjelp av skottene 21, 22 (som i den første utførelsen) kan også benyttes under byggingen av strukturens bunndel, fordi den kan tjene som et arbeidsareal og som bæring for det på forhånd samlede armerte "buret" for strukturens bunndel, og for bæring av betongvekten under støpingen og herdingen. It could be advantageous, both for technical and price reasons, to build the bottom plate 19, or both the bottom plate 19 and the top plate 29, from reinforced concrete. Potential advantages are then a lowering of the center of gravity, with an increase in the floating stability of the assembly consisting of the structure (indicated by the circumferential skirt 4) and the inserted temporary buoyancy element 7. The division into rooms 11, 12, 13, 14 by means of the walls 15, 16, 17 and further divisions by means of bulkheads 21, 22 (as in the first embodiment) can also be used during the construction of the bottom part of the structure, because it can serve as a working area and as a support for the pre-assembled reinforced "cage" for the bottom part of the structure, and for carrying the weight of the concrete during casting and curing.

Fig. 7 er et grunnriss av det temporære oppdriftselementet 7 i det rommet som dannes av skjørtene 4. Stiplede linjer indikerer indre rom 11, 12, 13 og 14 og skillevegger 15, 16, 17, 21 og 22. Romoppdelingen er også her nødvendig for oppnåelse av tilstrekkelig flytestabilitet under en flømming når vannet har en fri overflate inne i innretningen. Fjerningen av det temporære oppdriftselementet 7 fra strukturen på et dyp hvor strukturen kan flyte ved hjelp av innretningen, gjennomføres på samme måte som for den første utførelsen som er beskrevet foran, dvs. at man slipper vann inn i det sentrale rommet 11 via fluidinnløpet 1 la og ventilen 11b. Luften i rommene 11-14 komprimeres når vannet strømmer inn i rommene. Avhengig av de operative forhold kan denne innfangede luften eventuelt slippes ut fra elementet gjennom utløpsledninger (ikke vist). Med utformingen av det temporære oppdriftselementet 7 kan man således oppnå en optimal neddykket vekt for fjerning og gjenvinning. Fig. 7 is a ground plan of the temporary buoyancy element 7 in the space formed by the skirts 4. Dotted lines indicate inner spaces 11, 12, 13 and 14 and partitions 15, 16, 17, 21 and 22. The room division is also necessary here for achieving sufficient float stability during flooding when the water has a free surface inside the device. The removal of the temporary buoyancy element 7 from the structure at a depth where the structure can float with the aid of the device is carried out in the same way as for the first embodiment described above, i.e. water is let into the central space 11 via the fluid inlet 1 la and the valve 11b. The air in rooms 11-14 is compressed when the water flows into the rooms. Depending on the operating conditions, this trapped air can possibly be released from the element through outlet lines (not shown). With the design of the temporary buoyancy element 7, an optimal submerged weight for removal and recovery can thus be achieved.

Det temporære oppdriftselementet 7 blir hensiktsmessig anordnet i kaviteten 5 under fremstillingen, dvs. at strukturen 1 bygges over det temporære oppdriftselementet. Fig, 8 viser strukturen 1 med en innovativ temporær innretning 8 som øker vannplanarealet. Derved økes både flytestabiliteten så vel som flyteevnen til strukturen 1. Som følge av det økte vannplanarealet og det økte oppdriftsvolumet, økes flytestabiliteten og strukturens dypgående reduseres til en redusert verdi b, sammenlignet med dypgangsverdien a som er vist i fig. 1. Fig, 9 er et vertikalsnitt gjennom strukturen 1 og gjennom den temporære innretningen 8, og fig. 10 er et horisontalt snitt i samsvar med snittlinjen A-A i fig. 9. The temporary buoyancy element 7 is suitably arranged in the cavity 5 during manufacture, i.e. that the structure 1 is built over the temporary buoyancy element. Fig, 8 shows the structure 1 with an innovative temporary device 8 which increases the water surface area. Thereby both the buoyancy stability as well as the buoyancy of the structure 1 is increased. As a result of the increased water plane area and the increased buoyancy volume, the buoyancy stability is increased and the draft of the structure is reduced to a reduced value b, compared to the draft value a which is shown in fig. 1. Fig, 9 is a vertical section through the structure 1 and through the temporary device 8, and fig. 10 is a horizontal section in accordance with the section line A-A in fig. 9.

Den temporære innretningen 8 har en konisk vegg (stumpkon) 24a med en nedre del som hviler på et egnet kontaktareal på strukturen, i denne utførelsen fundamentbasisen 2b. Derved tilveiebringes det et ekstra vannplanareal for oppnåelse av øket stabilitet og for dannelse av et tomrom 25 som vil gi ekstra oppdrift. I sideretningen er veggen 24a sikret på plass med en kant 26 eller ved hjelp av andre midler, så som en radiell ribbe, nedragende dybler (ikke vist) i basisen 2b. I vertikalretningen holdes veggen 24a i tett kontakt som følge av sin vekt (hele veggens tørrvekt overføres til kontaktarealet). Da veggen 24a er konisk og skrår innover som vist i fig. 9, vil vanntrykket bidra til å øke kontaktkraften. I fig. 9 er vanntrykket p dekomponert i en horisontal komponent pHQgpvfor å indikere hvordan den vertikale kontaktkraften øker med veggens 24a skråning. Vanntetthet i kontaktarealet kan oppnås eksempelvis med en gummipakning (ikke vist) eller ved hjelp av et egnet materiale så som betong eller plastisk leire (ikke vist). Til forskjell fra de kjente oppdriftselementene, krever den temporære innretningen 8 ingen vanntett og lastbærende bunn. Dette fordi den temporære innretningen nederst samvirker med strukturen som bæres av elementet, for derved å danne et vanntett oppdriftsvolum. The temporary device 8 has a conical wall (truncated cone) 24a with a lower part that rests on a suitable contact area on the structure, in this embodiment the foundation base 2b. Thereby, an additional water plane area is provided for achieving increased stability and for the formation of a void 25 which will provide additional buoyancy. In the lateral direction, the wall 24a is secured in place by a rim 26 or by other means, such as a radial rib, downward-sloping dowels (not shown) in the base 2b. In the vertical direction, the wall 24a is kept in close contact due to its weight (the entire dry weight of the wall is transferred to the contact area). As the wall 24a is conical and slopes inwards as shown in fig. 9, the water pressure will help to increase the contact force. In fig. 9, the water pressure p is decomposed into a horizontal component pHQgpv to indicate how the vertical contact force increases with the slope of the wall 24a. Watertightness in the contact area can be achieved, for example, with a rubber gasket (not shown) or by means of a suitable material such as concrete or plastic clay (not shown). In contrast to the known buoyancy elements, the temporary device 8 does not require a watertight and load-bearing bottom. This is because the temporary device at the bottom cooperates with the structure supported by the element, thereby forming a watertight buoyancy volume.

I denne utførelsen har veggen 24a to segmenter 27a, b som er forsynt med In this embodiment, the wall 24a has two segments 27a, b which are provided with

forbindelsesmidler 28a, b og pakninger 29a, b. Det hydrostatiske vanntrykket virker på veggen 24 med en forholdsvis stor kraft som har en horisontal kraft (se fig. 9) som trykker de to seksjonene sammen. Forbindelsesmidlene 28a, b overfører derved ingen arbeidsbelastninger. En redundant forbindelse kan brukes for å kunne ta connecting means 28a, b and gaskets 29a, b. The hydrostatic water pressure acts on the wall 24 with a relatively large force which has a horizontal force (see Fig. 9) which presses the two sections together. The connecting means 28a, b thereby transfer no workloads. A redundant connection can be used to be able to take

utilsiktede belastninger. Omkretsringen 26 hindrer innretningen 8 i ukontrollert glidebevegelse under påvirkning av store og utilsiktede sidekrefter. accidental loads. The circumferential ring 26 prevents the device 8 from uncontrolled sliding movement under the influence of large and unintended lateral forces.

Når strukturen 1 enten er senket til et dyp hvor den vil ha tilstrekkelig stabilitet, eller etter at den er plassert på havbunnen S, kan det tomme rommet 25 fylles med sjøvann, eksempelvis gjennom ikke viste ledninger og ventiler, på vanlig måte. Som følge av den skreddersydde oppdriften vil den temporære innretningen 8 flyte vekk fra strukturen, og etter frigjøring kan veggsegmentene 27a, b fjernes. When the structure 1 has either been lowered to a depth where it will have sufficient stability, or after it has been placed on the seabed S, the empty space 25 can be filled with seawater, for example through pipes and valves not shown, in the usual way. As a result of the tailored buoyancy, the temporary device 8 will float away from the structure, and after release, the wall segments 27a, b can be removed.

I det tilfellet hvor størrelsen av den temporære økingen av vannplanarealet og oppdriften muliggjør reduserte dimensjoner av den temporære inwetnrngen 8, kan den temporære inmetningen 8 forbindes med strukturen 1 på et høyre sted enn det som er beskrevet foran. Et eksempel på dette er vist i fig. 12. Derved reduseres innretningens 8 dimensjoner. Innretningen 8 har som vist i fig. 11 vertikale, sirkulære vegger 24b med en avtrappet diameter i en forhåndsbestemt høyde E hvor innretningens nødvendige egenskaper fremdeles ligger innenfor aksepterbare grenser. I høyden E, hvor diameteren endrer seg, vil en horisontal flate påvirkes med et vertikalt trykk py. Derved trykkes innretningen 8 mot fundamentbasisen 2b for på den måten å bedre kontakten med strukturen 1 som beskrevet foran. Fig. 12 er et horisontalsnitt etter snittlinjen A-A i fig. 11, gjennom samlingen av strukturen 1 og den temporære oppdriftsinnretningen 8. Som vist er det her to segmenter 27'a, b som er forbundet med hverandre ved hjelp av forbindelsesmidler 28a-d og har tilordnede pakninger 29a, b. Fig. 13 viser tre like strukturer la, b, c som ifølge oppfinnelsen er samlet som et stivt legeme med tre individuelle vannplanarealer. Avstandene mellom strukturenes vannplanarealer bidrar til struktursamlingens stabiliseringsmoment. Resultatet er bedret stabilitet for denne temporære samlingen, sammenlignet med stabiliteten til hver enkelt flytende struktur. Forbindelsen oppnås med en første konnektor 9 som er løsbart forbundet med den øvre delen av strukturene la, b, c, eksempelvis ved toppen av disse. Strukturenes la, b, c hunndeler er løsbart forbundet med hverandre ved hjelp av andre konnektorer 10. Dette vil bli beskrevet nærmere nedenfor. In the case where the magnitude of the temporary increase in water plane area and buoyancy enables reduced dimensions of the temporary infill 8, the temporary infill 8 can be connected to the structure 1 in a right place than that described above. An example of this is shown in fig. 12. This reduces the device's 8 dimensions. The device 8 has, as shown in fig. 11 vertical, circular walls 24b with a stepped diameter at a predetermined height E where the required properties of the device are still within acceptable limits. At the height E, where the diameter changes, a horizontal surface will be affected by a vertical pressure py. Thereby, the device 8 is pressed against the foundation base 2b in order to improve the contact with the structure 1 as described above. Fig. 12 is a horizontal section along the section line A-A in fig. 11, through the assembly of the structure 1 and the temporary buoyancy device 8. As shown here, there are two segments 27'a, b which are connected to each other by means of connecting means 28a-d and have associated gaskets 29a, b. Fig. 13 shows three similar structures la, b, c which, according to the invention, are assembled as a rigid body with three individual water plane areas. The distances between the structures' water plane areas contribute to the structural assembly's stabilizing moment. The result is improved stability for this temporary assembly, compared to the stability of each individual floating structure. The connection is achieved with a first connector 9 which is releasably connected to the upper part of the structures la, b, c, for example at the top of these. The female parts of the structures la, b, c are releasably connected to each other by means of other connectors 10. This will be described in more detail below.

Som vist i fig. 14 og 15 innbefatter den første konnektoren 9 kabler 30a, b, c. Hver av disse er ved én ende forbundet med en respektiv struktur la-c via respektive festesteder 32a, b, c mens den respektive andre enden er forbundet med et sentralt element 31. En av kablene 30a er i tillegg utstyrt med en strammemekanisme 33. Ved å bruke strammemekanismen 33, kan samtlige tre kabler 30a-c gis samme belastning. Dette fordi de er anordnet med en innbyrdes vinkelavstand på 120°. As shown in fig. 14 and 15, the first connector 9 includes cables 30a, b, c. Each of these is connected at one end to a respective structure la-c via respective attachment points 32a, b, c while the respective other end is connected to a central element 31 One of the cables 30a is additionally equipped with a tensioning mechanism 33. By using the tensioning mechanism 33, all three cables 30a-c can be given the same load. This is because they are arranged with a mutual angular distance of 120°.

Kablene 30a-c strammes i ønsket grad, hvorved det utøves en horisontal belastning Ph på hver av strukturene la-c. En motsatt rettet kraft Ph med samme størrelse virker i bunnforbindelsen 10b som reaksjon på strammingen av kablene 30a-c. Derved hindres en utilsiktet adskillelse av strukturene, og de holdes samlet som et stivt legeme. Strekkraften i kablene bør fordelaktig være større enn den som en forutsatt bølgebelastning vil kunne gi. Dette for å hindre slakk i kablene. Spenningen i kablene 30a-c gir en liten bunnvinkel a, som vist i fig. 14 (figuren indikerer det dobbelte av bunnvinkelen). The cables 30a-c are tightened to the desired degree, whereby a horizontal load Ph is exerted on each of the structures la-c. An oppositely directed force Ph of the same magnitude acts in the bottom connection 10b as a reaction to the tightening of the cables 30a-c. Thereby, an accidental separation of the structures is prevented, and they are held together as a rigid body. The tensile force in the cables should advantageously be greater than that which a predicted wave load would be able to provide. This is to prevent slack in the cables. The tension in the cables 30a-c gives a small bottom angle a, as shown in fig. 14 (the figure indicates twice the bottom angle).

Når struktursamlingen la, b, c senkes til et større dyp (eksempelvis for frigjøring på i og for seg kjent måte), vil det være nødvendig å opprettholde strekket i kablene 30a, b, c, for derved å holde samlingen som et stivt legeme. Dette oppnås ved å føre ballastvann inn i eksentriske ballastrom 40a, b, c i strukturene la, b, c. Dette er vist skjematisk i fig. 16 og 17. Derved tilføres eksentrisk vekt. Disse rommene er utformet og dimensjonert slik at vekten av ballastvannet sammen med dets momentarm regnet fra oppdriftssenteret, vil gi den ønskede spenningen i kablene 30a, b, c, slik at kablene ikke kan slakkes. When the structural assembly la, b, c is lowered to a greater depth (for example for release in a manner known per se), it will be necessary to maintain the tension in the cables 30a, b, c, thereby keeping the assembly as a rigid body. This is achieved by introducing ballast water into eccentric ballast spaces 40a, b, c in the structures la, b, c. This is shown schematically in fig. 16 and 17. This adds eccentric weight. These spaces are designed and dimensioned so that the weight of the ballast water, together with its moment arm calculated from the center of buoyancy, will provide the desired tension in the cables 30a, b, c, so that the cables cannot slacken.

Som vist i fig. 17, 18 og 19 innbefatter den andre (nedre) konnektoren 10 i den viste utførelsen første tilpassingsdeler 34 og andre tilpassingsdeler 35 hvormed hunndelene 43 a-c forbindes med hverandre. Hver bunndel 43 a-c har et fremspring 34' og en fordypning 35'. Disse samvirker som not og fjær. Forbindelsen må være stiv i alle frihetsgrader med unntagelse for rotasjoner i to perpendikulære plan. Imidlertid vil rotasjonene, og de tilhørende bunnvinklene a, være ganske små (for vindturbinfundamenter typisk < 2°). På den annen side vil skjærbelastningene i disse forbindelsene kunne være betydelige, og dimensjonene til de sampassende deler må derfor være slik at de kan tåle belastningene, med egnet reserve. I den viste utførelsen er fremspringet 34' og fordypningen 35' utformet som sfæriske segmenter. As shown in fig. 17, 18 and 19, the second (lower) connector 10 in the embodiment shown includes first fitting parts 34 and second fitting parts 35 with which the female parts 43 a-c are connected to each other. Each bottom part 43 a-c has a projection 34' and a recess 35'. These work together like tongue and groove. The connection must be rigid in all degrees of freedom with the exception of rotations in two perpendicular planes. However, the rotations, and the associated bottom angles a, will be quite small (for wind turbine foundations typically < 2°). On the other hand, the shear loads in these connections could be significant, and the dimensions of the matching parts must therefore be such that they can withstand the loads, with a suitable reserve. In the embodiment shown, the projection 34' and the recess 35' are designed as spherical segments.

Fordi strukturene kan ha noe ulike dypgående og sideveis misstilpasning når to flytende strukturer la og lb skal forbindes med hverandre, vil det være fordelaktig at enten den første tilpassingsdelen 34, eller den andre tilpassingsdelen 35 er forsynt med føringer 36a, 36b for styring av strukturene til forbindelsessamvirket. Føringene 36a, b er utformet slik at de forventede misstilpasninger kan tas. Ved å bevege strukturene mot hverandre vil én av føringene 36a, b gli over den tilsvarende føringsstøtten 37a, b slik at misstilpasningen gradvis vil bli redusert og eliminert når tungen 34' går inn i sporet eller noten 35'. Forskjeller i horisontalplanet korrigeres på lignende måte. Det vil kunne være nødvendig å sikre at forbindelsen frigjøres utilsiktet. Dette kan oppnås ved hjelp av standard låsemekanismer, eksempelvis i form av et øye og en bolt, eller ved hjelp av en arm som låses med en tapp (ikke vist), mekanismer som er lette å åpne fordi de ikke overfører noen belastninger med unntak i spesielle og utilsiktede situasjoner. Because the structures can have somewhat different depth and lateral misalignment when two floating structures la and lb are to be connected to each other, it will be advantageous that either the first adaptation part 34 or the second adaptation part 35 is provided with guides 36a, 36b for guiding the structures to the connection cooperative. The guides 36a, b are designed so that the expected misalignments can be taken. By moving the structures towards each other, one of the guides 36a, b will slide over the corresponding guide support 37a, b so that the misalignment will gradually be reduced and eliminated when the tongue 34' enters the groove or groove 35'. Differences in the horizontal plane are corrected in a similar way. It may be necessary to ensure that the connection is not accidentally released. This can be achieved by means of standard locking mechanisms, for example in the form of an eye and a bolt, or by means of an arm that is locked with a pin (not shown), mechanisms that are easy to open because they do not transfer any loads except in special and unintended situations.

Fig. 19 viser en situasjon hvor forbindelsen er ferdigstilt, dvs. at strukturene er trukket sammen som forklart foran, og at reaksjonskraften Ph virker i forbindelsen som følge av stramm ingen i det øvre strammearrangementet 9, som er beskrevet foran. Med egnet utforming av forbindelseselementene vil det ikke være nødvendig med ekstra midler for å holde strukturen samlet. Som følge av momentet som skyldes lasten Pr ved bunnen og lasten Pr ved toppen, skrår strukturene i forhold til hverandre, slik det er antydet med bunnvinkelen a i fig. 19 (se også fig. 14). I denne samlingstilstanden for strukturene er de klare for slep til dypere vann, hvor de ballasteres til et dypgående hvor de enkelte strukturene la-c vil være stabile med innvendig vannballast. Fig. 19 shows a situation where the connection has been completed, i.e. that the structures have been pulled together as explained above, and that the reaction force Ph acts in the connection as a result of tension in the upper tensioning arrangement 9, which is described above. With suitable design of the connecting elements, no additional means will be necessary to keep the structure together. As a result of the moment due to the load Pr at the bottom and the load Pr at the top, the structures are tilted in relation to each other, as indicated by the bottom angle a in fig. 19 (see also fig. 14). In this state of assembly for the structures, they are ready for towing to deeper water, where they are ballasted to a draft where the individual structures la-c will be stable with internal water ballast.

Ekstra oppdrift for redusering av samlingens dypgående kan oppnås ved å forskyve noe av vannet i skjørtrommene ved hjelp av luft. Luftmengden må være mindre enn stabiliteten til de komprimerte luftputene tillater, og må være mindre enn den ekstreme vippingen som vil kunne medføre lufttap som følge av at luft unnslipper under et skråstilt skjørt. Det er derfor nødvendig med en minimumshøyde for vannpluggen. Extra buoyancy to reduce the assembly's draft can be achieved by displacing some of the water in the skirt spaces with the help of air. The amount of air must be less than the stability of the compressed air cushions allows, and must be less than the extreme tilting that would cause air loss as a result of air escaping under an inclined skirt. A minimum height for the water plug is therefore required.

Forbindelsene mellom strukturene for dannelse av et stivt legeme gjennomføres enten på land eller i beskyttede farvann. Sistnevnte metode forklares her under henvisning til fig. 20, hvor tre strukturer la, b, c flyter hver for seg. Hver av dem kontrolleres med vinsjer og liner fra enten fartøy, lektere, kaier (ikke noen av disse er vist). Kablene 30b, c er tilknyttet forbindelsessteder på strukturene lb, c og dette er en enkel operasjon, nettopp fordi kablene er slakke. En pilotline 38 går fra stramme/vinsj mekanismen 33 på toppen av strukturen la og til den tilsvarende enden av kabelen 30a. Pilotlinen brukes for å trekke kabelen 30a mot strammemekanismen. Strukturene beveges på plass for tilveiebringelse av bunnforbindelsen 10. Dette muliggjøres ved gradvis å øke strekket i kabelen 30a, synkronisert med driften av de nevnte vinsjer og liner. Når de sampassende delene 34, 35 har kommet til forbindelsesstillingen, strammes kablene 30a, b, c til det foreskrevne nivået. The connections between the structures to form a rigid body are carried out either on land or in protected waters. The latter method is explained here with reference to fig. 20, where three structures la, b, c flow separately. Each of them is controlled with winches and lines from either vessels, barges, docks (none of these are shown). The cables 30b, c are connected to connection points on the structures 1b, c and this is a simple operation, precisely because the cables are slack. A pilot line 38 runs from the tensioning/winch mechanism 33 at the top of the structure 1a and to the corresponding end of the cable 30a. The pilot line is used to pull the cable 30a towards the tensioning mechanism. The structures are moved into place to provide the bottom connection 10. This is made possible by gradually increasing the tension in the cable 30a, synchronized with the operation of the mentioned winches and lines. When the mating parts 34, 35 have reached the connecting position, the cables 30a, b, c are tightened to the prescribed level.

Under senkingen for oppnåelse av større dypgang, vil det være nødvendig å opprettholde strekket i kablene. Dette oppnås ved å fylle ballastvann i de eksentriske ballastrommene 40a-c. Som følge av den økte vannmengden i strukturen kan strammingen i kablene holdes innenfor akseptable grenser, med hindring av slakk. During the lowering to achieve a greater draft, it will be necessary to maintain the tension in the cables. This is achieved by filling ballast water in the eccentric ballast chambers 40a-c. As a result of the increased amount of water in the structure, the tension in the cables can be kept within acceptable limits, preventing slack.

Etter senkingen til ønsket dyp, kan samlingen frikobles på en hurtig og enkel måte. Slepeliner festes til samtlige strukturer. Strammemekanismen 33 frigjør strekket i kabelen 30a, og strukturen la trekkes vekk fra de andre strukturene. I mellomtiden blir én av de andre kablene 30b, c frigjort, og strukturene lb, c skilt fra hverandre. Fig. 24 viser en alternativ utførelse av den første konnektoren 9, innbefattende en kontinuerlig kabel 30 viss første ende er tilknyttet et første tilknytningssted 32a på den første strukturen la. Kabelen er bevegbart tilknyttet (via skiver eller lignende) til respektive forbindelsessteder 32b, c på strukturene lb, c, og er ved den andre enden forbundet med det første tilknytningsstedet 32a ved hjelp av en strammemekanisme 33. Fig. 23 viser en lignende forbindelse som i fig. 24, men her dreier det seg om en samling av fire strukturer la, b, c, d. I alternativet i fig. 23 vil kabelen 30 på samme måte som i fig. 24 danne en sløyfe viss ender er forbundet med et fast sted 32a på strukturen la, og er tilordnet de andre strukturene lb, c, d på stedene 32b, c, d. De sistnevnte stedene kan være skiver som kan rotere, og derved muliggjøre stramming av kabelen 30 ved hjelp av strammemekanismen 33. Strammingen av kabelen 30 vil gi horisontale belastninger mot samlingens geometriske senter, slik det er indikert med de stiplede pilene i denne figuren. Disse belastningene sikrer ønskede kompresjonsbelastninger på forbindelsesstedene 10a, b, c, d. After lowering to the desired depth, the assembly can be disconnected quickly and easily. Tow lines are attached to all structures. The tensioning mechanism 33 releases the tension in the cable 30a, and the structure was pulled away from the other structures. Meanwhile, one of the other cables 30b, c is released and the structures 1b, c are separated from each other. Fig. 24 shows an alternative embodiment of the first connector 9, including a continuous cable 30 whose first end is connected to a first connection point 32a on the first structure la. The cable is movably connected (via discs or the like) to respective connection points 32b, c on the structures 1b, c, and is connected at the other end to the first connection point 32a by means of a tensioning mechanism 33. Fig. 23 shows a similar connection as in fig. 24, but here it is a collection of four structures la, b, c, d. In the alternative in fig. 23, the cable 30 will, in the same way as in fig. 24 form a loop certain ends are connected to a fixed place 32a on the structure la, and are assigned to the other structures lb, c, d at the places 32b, c, d. The latter places can be disks that can rotate, thereby enabling tightening of the cable 30 by means of the tightening mechanism 33. The tightening of the cable 30 will produce horizontal loads towards the geometric center of the assembly, as indicated by the dashed arrows in this figure. These loads ensure desired compression loads at the connection points 10a, b, c, d.

I noen tilfeller vil det kunne være fordelaktig å erstatte kablene 30a-c med en stiv ramme. En slik utførelse er vist i fig. 21, hvor en stiv ramme 41 er utformet for å kunne ta både strekkpåkjenninger og kompresjonspåkjenninger. Det vil videre være fordelaktig å plassere rammen 41 mellom strukturene i en høyde som befinner seg ved eller nær vannivået når rammen frikobles og fjernes, og rammen bæres av sin egen oppdrift når den ikke er i bruk, eksempelvis under og etter en frikobling. In some cases, it may be advantageous to replace the cables 30a-c with a rigid frame. Such an embodiment is shown in fig. 21, where a rigid frame 41 is designed to be able to take both tensile stresses and compression stresses. It would also be advantageous to place the frame 41 between the structures at a height that is at or near the water level when the frame is disconnected and removed, and the frame is carried by its own buoyancy when it is not in use, for example during and after a disconnection.

Fig. 22 er et grunnriss av utførelsen i fig. 21, og viser hvordan den stive rammen 41 er forbundet med strukturene la, b, c ved hjelp av stive forbindelser 42a, b, c. Det vil være fordelaktig å dimensjonere rammen 41 slik at strukturene la, b, c må trekkes mot hverandre for tilveiebringelse av forbindelsen. Derved sikres kompresjonslaster i bunnforbindelsene 10 i fig. 13, samtidig som man reduserer de konstruktive kompresjonslastene i rammen 41. Dette muliggjør redusering av vekten, prisen og kapasiteten for løfteutstyr som brukes for plasseringen av rammen. Fig. 22 is a plan view of the embodiment in fig. 21, and shows how the rigid frame 41 is connected to the structures la, b, c by means of rigid connections 42a, b, c. It would be advantageous to dimension the frame 41 so that the structures la, b, c must be pulled towards each other for providing the connection. Thereby, compression loads are ensured in the bottom connections 10 in fig. 13, while reducing the constructive compression loads in the frame 41. This enables a reduction in the weight, cost and capacity of lifting equipment used for the placement of the frame.

I en praktisk utførelse av oppfinnelsene kan hver struktur være forsynt med en oppdriftsinnretning 6, 7 (som beskrevet i forbindelse med fig. 1-7), og disse strukturene kan være forbundet med hverandre for dannelse av et stivt legeme (som beskrevet i forbindelse med fig. 13-24). Dette er vist i fig. 25. In a practical embodiment of the inventions, each structure can be provided with a buoyancy device 6, 7 (as described in connection with fig. 1-7), and these structures can be connected to each other to form a rigid body (as described in connection with fig. 13-24). This is shown in fig. 25.

Claims

1. Buoyancy element (6, 7) for releasable connection with a structure (1) floating in a body of water (W), characterized by lower support element (19) and spaces (11-14) which are fluidly connected via openings (60), one of the spaces being a central space (11) which via a control means (1 lb) and a channel (lia) is selectively fluidly connected with the water around the buoyancy element, which buoyancy element (6, 7) is connected to the structure only by means of the hydrostatic pressure exerted by the water on the buoyancy element (6, 7).

2. Buoyancy element according to claim 1, characterized in that the central space (11) is located in the buoyancy element's center of mass.

3. Buoyancy element according to one of the preceding claims, characterized in that the central space (11) is located in the geometric center of the buoyancy element.

4. Buoyancy element according to one of the preceding claims, characterized in that the other rooms (12-14) are placed symmetrically around the central room (11).

5. Buoyancy element according to one of the preceding claims, characterized in that a first series (12) of spaces is placed radially around the central space (11).

6. Buoyancy element according to claim 5, characterized in that a second series of spaces (13) is placed radially around the first series of spaces (12).

7. Buoyancy element according to claim 6, characterized in that a third series of rooms (14) is placed radially around the second series of rooms (13).

8. Buoyancy element according to one of the preceding claims, characterized by upper support element (23), which encloses the number of rooms.

9. Buoyancy element according to one of the preceding claims, characterized in that wall sections (15-17) in the individual rooms are designed to cooperate with a part (3) of the structure (1), so that thereby the number of rooms is enclosed when the buoyancy element is connected to the structure, and hydrostatic loads are transferred from the lower support element ( 19) to the aforementioned part (3) of the structure.

10. Buoyancy element according to claim 9, characterized in that it is designed for insertion into a cavity (5) under the structure.

11. Buoyancy element according to one of the preceding claims, characterized in that it has a circular, disc-like shape.

12. Device (8) for increasing the buoyancy and stability of a structure (1) floating in a body of water (W), for releasable connection with the structure, characterized by the wooden wall (24a, 24b) surrounding a part (2a) of the structure , and extends up from a bearing area (3; 30) in the structure and to a distance above the water, whereby a space (25) is formed between the wall section and the part of the structure, whereby the water plane area and the buoyancy of the combination of the device and the structure are increased.

13. Device according to claim 12, characterized in that the wall includes a frustoconical body (24a).

14. Device according to claim 12, characterized in that the wall includes a mainly straight-walled, circular body (24b) which is mainly aligned in relation to the symmetry axis of the structure, and has a lower area with a first diameter and an upper area with a second diameter which is smaller than the first diameter, as well as an intermediate transition step (79) between the two sections and at a distance below the water surface.

15. Device according to one of claims 12-14, characterized in that the wall (24a, 24b) includes at least two segments (27a, b; 27'a, b) which are connected by means of connecting means (28a, b) and are provided with sealing means (29a, b).

16. Composite buoyancy structure, which can be transported in a semi-submerged state in a body of water, characterized in that it includes a number of individual buoyancy structures (la-c) which have respective individual water plane areas and connecting means (30; 31, 30a-c, 33) and construction areas (9, 34, 35, 34', 35'), which connecting means are releasably connected between each of the mentioned individual structures at a vertical distance from the construction areas, the composite structure constituting one, essentially rigid, body certain flow stability is better than the flow stability of the individual structures when such individual structures are freed from each other.

17. Composite structure according to claim 16, characterized in that the connecting means (30; 31; 30a-c, 33) are releasably connected between each of the individual structures in individual areas (32a-d; 42a-d) at a vertical distance from the construction areas, as a horizontal load (Ph) acts at each location (32a-d) and oppositely directed, reactive forces of the same magnitude are generated in the construction areas, so that an inadvertent separation of the composite structure is thereby prevented and the individual structures form an essentially rigid body.

18. Composite structure according to claim 16 or 17, characterized in that the connection means include cables or chains (30a-d), each of which is connected at a first end to a respective connection area, and at the other end is connected to a connection element (31) which is placed at or near the vertical axis of symmetry to said number of individual structures, and that a tensioning mechanism (33) is connected between a first end of one of said cables or chains, and a connection area.

19. Composite structure according to claim 16 or 17, characterized in that the connecting means include a cable or chain (30) which is connected at a first end to an area (32) of a first individual structure, via a tensioning mechanism (33), and which is also connected to the first individual at a second end the structure, intermediate parts of the cable or chain (33) being movably connected to the remaining connection areas (32b-d).

20. Composite structure according to claim 16, characterized in that the connection means include a rigid frame structure (41) which is connected to respective connection areas (42a-c) on each of the individual structures (la-d).

21. Composite structure according to claim 20, characterized in that the connection areas (42a-d) are placed on the structures in such a way that they are located in or near the waterline of the individual structures when the rigid frame structure (41) is released from the composite structure.

22. Composite structure according to claim 20 or 21, characterized in that the rigid frame structure (41) includes a buoyancy element.

23. Composite structure according to one of claims 16-20, characterized in that the connection areas (3 2a-d) are located at or near the top end of each of the individual structures.

24. Composite structure according to one of claims 16-23, characterized in that the tensioning means are mainly arranged horizontally.

25. Composite structure according to one of claims 16-24, characterized in that the individual structures (1 a-d) are mainly arranged symmetrically about a common vertical axis which constitutes a vertical axis of symmetry for the composite structure.

26. Composite structure according to one of claims 16-25, characterized by at least one ballast space (40a-d) in each of the individual structures (la-d), arranged at a distance from the aforementioned structures' (la-d) common vertical axis of symmetry.

27. Composite structure according to one of claims 16-26, characterized in that the individual structures (la-d) are essentially identical bodies, and preferably have circular horizontal cross-sections.

28. Composite structure according to one of claims 16-27, characterized in that the connecting means include tightening means.

29. Composite structure according to one of claims 16-28, characterized in that the installation areas further include removable locking means.

30. Composite structure according to one of claims 16-29, characterized in that the connecting means are arranged above the body of water while the construction areas are arranged in the body of water.

31. Composite structure according to one of claims 16-30, characterized in that each of the individual structures further includes a buoyancy element (6, 7) as specified in claims 1-11.