NO330530B1

NO330530B1 - Apparatus and method for supporting a wind turbine or the like

Info

Publication number: NO330530B1
Application number: NO20092237A
Authority: NO
Inventors: Karel Karal; Sigurd Ramslie
Original assignee: Seatower As
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2011-05-09
Also published as: WO2010143967A3; NO20092237L; WO2010143967A2

Abstract

En anordning (1) for plassering på en havbunn (3) under en vannmasse (2), for understøttelse av en innretning for produksjon av elektrisk kraft fra vind, omfatter en søyle (6; 6') med en første ende med tilkoplingsmidler (8) som rager over vannmassen når anordningen er installert på havbunnen. Ved et parti som befinner seg under vannmassens overflate når anordningen er installert på havbunnen er søylen tilknyttet tre ben (5a-c), der bena ved en andre ende er tilknyttet respektive fundamenter (4a-c) utformet for installasjon på og overføring av krefter til havbunnen. Hvert fundament (4a-c) omfatter et kammer (11) definert av et plateelement (10) som ved sin omkrets er tilknyttet et skjørt (9) som strekker seg nedover fra plateelementet når fundamentet er installert på havbunnen, slik at det dannes et hovedsakelig lukket rom (11') i kammeret. Videre omfatter hvert fundament (4a-c) et ballasteringskammer (12) definert av et nedre plateelement (10) som ved sin omkrets er tilknyttet et parti (13) av det respektive benet (5a-c) og et øvre skott (29) i det respektive benet, og forsynt med midler (27) for tilførsel av ballastvæske.A device (1) for placing on a seabed (3) under a body of water (2), for supporting a device for producing electric power from wind, comprises a column (6; 6 ') with a first end with connecting means (8 ) which protrudes over the body of water when the device is installed on the seabed. At a portion located below the surface of the body of water when the device is installed on the seabed, the column is connected to three legs (5a-c), the legs at a second end being associated with respective foundations (4a-c) designed for installation and transfer of forces to seabed. Each foundation (4a-c) comprises a chamber (11) defined by a plate element (10) which is circumferentially associated with a skirt (9) which extends downward from the plate element when the foundation is installed on the seabed so as to form a substantially closed compartment (11 ') in the chamber. Furthermore, each foundation (4a-c) comprises a ballast chamber (12) defined by a lower plate element (10) which is circumferentially associated with a portion (13) of the respective leg (5a-c) and an upper bulkhead (29) in the respective leg, and provided with means (27) for supplying ballast fluid.

Description

Oppfinnelsen vedrører en understøttelse for en vindturbin eller lignende, for plassering på en havbunn, som angitt i innledningen til de medfølgende selvstendige krav. The invention relates to a support for a wind turbine or the like, for placement on a seabed, as stated in the introduction to the accompanying independent claims.

Bakgrunnen for oppfinnelsen The background of the invention

Oppfinnelsen angår en understøttelseskonstruksjon for vindmøller til havs. Konstruksjonen av denne typen som finnes i industrien er tiltenkt bare for bruk som den nederste delen av understøttelsen hvor den øvre delen er separat konstruksjon som monteres på den nedre delen på feltet, det vil si på åpent hav. Foruten denne begrensningen disse kjente konstruksjoner er belemret med flere ulemper som knytter seg til to vesentlige forhold: 1. Fundamentering ved hjelp av peler som installeres i en særskilt operasjon, med små posisjonstoleranser; 2. Fabrikasjon, transport og installasjon hvor konstruksjoner uten fundamenter monteres og lagres på land, løftes og lastes på fartøy (lekter), og på feltet løftes av lekter og settes på forhånd installerte fundamenter som typisk er rammede peler og til slutt fastgjøres til disse pelene. The invention relates to a support structure for offshore wind turbines. The construction of this type found in the industry is intended only for use as the lower part of the support where the upper part is a separate construction that is mounted on the lower part in the field, that is on the open sea. Besides this limitation, these known constructions are burdened with several disadvantages which are linked to two essential conditions: 1. Foundations using piles which are installed in a special operation, with small positional tolerances; 2. Fabrication, transport and installation where constructions without foundations are assembled and stored on land, lifted and loaded onto vessels (barges), and on the field lifted by barges and pre-installed foundations which are typically rammed piles are placed and finally attached to these piles .

DE 10101405 Al beskriver en anordning for understøttelse av et vindkraftverk til havs, og en tilhørende fremgangsmåte. Anordningen omfatter en søyle med tilkoplingsmuligheter over vannmassene når den er installert på havbunnen. Søylen er tilknyttet tre ben som igjen er tilnyttet et fundament. WO 9406970 Al, WO 0134977 Al og US 3945212 A beskriver anordninger for tilsvarende formål. DE 10101405 Al describes a device for supporting a wind power plant at sea, and an associated method. The device includes a column with connection options above the water bodies when it is installed on the seabed. The column is connected to three legs, which in turn are used as a foundation. WO 9406970 A1, WO 0134977 A1 and US 3945212 A describe devices for similar purposes.

Ulempene ved de kjente løsningene er flere værsensitive operasjoner offshore, bruk av tunge og dyre kranfartøy for både lasting og utlasting, vanskelig måte å oppnå vertikalitet av den installerte konstruksjonen på, og behov for meget store landarealer i havneområder for lagring av ferdige konstruksjoner i tidsperioder når transport og installasjon er ikke mulig å utføre med en rimelig sannsynlighet for akseptable værvindu, dvs. vinter og deler av høst og vår. The disadvantages of the known solutions are several weather-sensitive operations offshore, use of heavy and expensive crane vessels for both loading and unloading, difficult way to achieve verticality of the installed construction, and need for very large land areas in harbor areas for storage of finished constructions during periods when transport and installation is not possible to carry out with a reasonable probability for acceptable weather windows, i.e. winter and parts of autumn and spring.

Sammendrag av oppfinnelsen Summary of the invention

Oppfinnelsen søker å eliminere eller redusere alle de ovenfor nevnte ulemper ved en anordning for plassering på en havbunn under en vannmasse, for understøttelse av en innretning for produksjon av elektrisk kraft fra vind, omfattende en søyle med en første ende med tilkoplingsmidler som rager over vannmassen når anordningen er installert på havbunnen, kjennetegnet ved - at søylen ved et parti som befinner seg under vannmassens overflate når anordningen er installert på havbunnen er tilknyttet tre ben ved deres første ende, og der bena ved en andre ende er tilknyttet respektive fundamenter utformet for installasjon på og overføring av krefter til havbunnen, - at hvert fundament omfatter et ballasteringskammer definert av et nedre plateelement som ved sin omkrets er tilknyttet et parti av det respektive benet og et The invention seeks to eliminate or reduce all of the above-mentioned disadvantages of a device for placement on a seabed under a body of water, for supporting a device for the production of electrical power from wind, comprising a column with a first end with connecting means that protrudes above the body of water when the device is installed on the seabed, characterized by - that the column at a part located below the surface of the water body when the device is installed on the seabed is connected to three legs at their first end, and where the legs at a second end are connected to respective foundations designed for installation on and transfer of forces to the seabed, - that each foundation comprises a ballasting chamber defined by a lower plate element which is connected at its circumference to a part of the respective leg and a

øvre skott i det respektive benet, og forsynt med midler for tilførsel av ballastvæske, og - at et parti av søylen omfatter et ballastrom som har et større volum enn de respektive ballasteringskamrene og er forsynt med midler for tilførsel av ballastvæske, og at hvert ben er forsynt med øvre ballastrom, upper bulkhead in the respective leg, and provided with means for supplying ballast liquid, and - that a part of the column includes a ballast space that has a larger volume than the respective ballasting chambers and is provided with means for supplying ballast liquid, and that each leg is provided with upper ballast space,

hvorved anordningen kan transporteres i flytende tilstand og uten ytterligere oppdriftsmidler til et installasjonssted og installeres på en havbunn ved en selektiv og styrt fylling av ballasteringskamrene og ballastrommet. whereby the device can be transported in a floating state and without additional buoyancy means to an installation site and installed on a seabed by a selective and controlled filling of the ballasting chambers and the ballast space.

I en utførelsesform er respektive forbindelsesstykker tilknyttet det respektive fundament ved en første ende og et nedre parti av søylen ved en andre ende. In one embodiment, respective connecting pieces are connected to the respective foundation at a first end and a lower part of the column at a second end.

I en utførelsesform er det respektive forbindelsesstykker mellom hvert av fundamentene, slik at fundamentene og forbindelsesstykkene danner en trekant der forbindelsesstykkene utgjør trekantens sider. In one embodiment, there are respective connecting pieces between each of the foundations, so that the foundations and the connecting pieces form a triangle where the connecting pieces form the sides of the triangle.

Hvert fundament omfatter fortrinnsvis et kammer definert av et plateelement som ved sin omkrets er tilknyttet et skjørt som strekker seg nedover fra plateelementet når fundamentet er installert på havbunnen, slik at det dannes et hovedsakelig lukket rom i kammeret. Each foundation preferably comprises a chamber defined by a plate element which, at its circumference, is connected to a skirt which extends downwards from the plate element when the foundation is installed on the seabed, so that a substantially closed space is formed in the chamber.

I en utførelsesform er bena ved deres første ender tilknyttet et nedre parti ved søylen og søylens nedre ende befinner seg i det området hvor bena er festet til søylen. In one embodiment, the legs are connected at their first ends to a lower part of the column and the lower end of the column is located in the area where the legs are attached to the column.

I en utførelsesform omfatter hvert fundament minst én dempningsanordning, som er bevegbar fra en posisjon der den er på nivå med fundamentet, til en posisjon der dempningsanordningen rager nedenfor fundamentets nedre kant, når konstruksjonen befinner seg i en normaltilstand i vannmassen eller på havbunnen. In one embodiment, each foundation comprises at least one damping device, which is movable from a position where it is level with the foundation, to a position where the damping device protrudes below the lower edge of the foundation, when the construction is in a normal state in the body of water or on the seabed.

Anordningen er utstyrt med midler for tilførsel av ballastvæske til det øvre ballastrom fra nevnte ballastrom i søylen. The device is equipped with means for supplying ballast liquid to the upper ballast space from said ballast space in the column.

I en utførelsesform er bena skråstilte i forhold til søylen, og tilknyttet søylen med likt vinkelmessig mellomrom om søylens lengdeakse, fortrinnsvis 120°. In one embodiment, the legs are inclined in relation to the column, and connected to the column at equal angular intervals around the longitudinal axis of the column, preferably 120°.

Det er også frembrakt en fremgangsmåte for installasjon på en havbunn av en anordning ifølge oppfinnelsen, kjennetegnet ved følgende trinn: a) fylle ballastvann i ballasteringskammeret og i ballastrommet i søylen, for å senke anordningen mot havbunnen; b) bevirke penetrasjon av skjørtet på hvert av fundamentene i det minste delvis inn i havbunnen, hvorved rommet i kammeret i det minste delvis er fylt med vann; c) selektivt bevirke at vann som er innestengt i rommet strømmer ut for derved individuelt å påføre en nedadrettet hydrostatisk kraft på hvert av fundamentene for å A method has also been developed for installation on a seabed of a device according to the invention, characterized by the following steps: a) fill ballast water in the ballasting chamber and in the ballast space in the column, to lower the device towards the seabed; b) effecting penetration of the skirt of each of the foundations at least partially into the seabed, whereby the space in the chamber is at least partially filled with water; c) selectively causing water trapped in the space to flow out thereby individually applying a downward hydrostatic force to each of the foundations to

drive fundamentenes respektive skjørt ytterligere ned i havbunnen og for å påføre et moment på anordningen, inntil ønsket penetrasjonsdybde og/eller helning er oppnådd. drive the foundations' respective skirts further down into the seabed and to apply a moment to the device, until the desired penetration depth and/or slope is achieved.

I en utførelsesform utføres trinn c) ved en selektiv utpumping eller selektiv utslipp av vann fra de respektive rommene. In one embodiment, step c) is carried out by a selective pumping out or selective discharge of water from the respective rooms.

Dempningsanordninger kan senkes til et nivå under fundamentenes nedre ende, før eller samtidig med trinn a). Damping devices can be lowered to a level below the lower end of the foundations, before or at the same time as step a).

I en utførelsesform fylles det ballastvann i de respektive øvre ballastrom etter trinn In one embodiment, ballast water is filled in the respective upper ballast spaces in stages

a) og før trinn b). a) and before step b).

Understøttelsen er utformet som en konstruksjon med tre ben, hvor hvert av bena er The support is designed as a construction with three legs, where each of the legs is

avsluttet med et fundament som overfører laster fra konstruksjonen og inn i havbunnen. finished with a foundation that transfers loads from the structure into the seabed.

Oppfinnelsen oppviser en rekke fordeler overfor den kjente teknikk, f.eks.: The invention exhibits a number of advantages over the known technique, e.g.:

• Hele konstruksjonen kan bygges og utrustes (også med turbiner, rotorblader, kabler) ved et innenskjærs sammenstillingssted, hvorpå utenskjærs arbeid med tunge kranfartøy kan reduseres vesentlig eller endog elimineres; • Konstruksjonen sammenstilles av prefabrikkerte segmenter mens den flyter fortøyd til kai og kan utføres av vesentlig mindre kraner enn det de kjente konstruksjonene krever for utlasting av på land sammenstilte konstruksjoner; • Fundamentene er integrert til den øvrige konstruksjonen som eliminerer behov for stabiliseringssikring under utenskjærs ramming av peler, ramming av peler og fastgjøring av konstruksjonen til disse; • Konstruksjonen slepes til installasjonsfeltet og senkes til havbunnen ved hjelp av sjøvann som slippes inn i ballastkamre som eliminer behov for kranskip og vesentlig reduserer værrisiko og venting på vær. • The entire structure can be built and equipped (also with turbines, rotor blades, cables) at an inboard assembly point, whereupon outboard work with heavy crane vessels can be significantly reduced or even eliminated; • The construction is assembled from prefabricated segments while it floats moored to the quay and can be carried out by significantly smaller cranes than the known constructions require for unloading constructions assembled on land; • The foundations are integrated into the rest of the construction, which eliminates the need for stabilization protection during external ramming of piles, ramming of piles and fastening of the construction to these; • The construction is towed to the installation field and lowered to the seabed using seawater that is released into ballast chambers, which eliminates the need for crane ships and significantly reduces weather risk and waiting for weather.

Figuroversikt Figure overview

Disse og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil bli klare fra den etterfølgende beskrivelse av foretrukne utførelsesformer, gitt som ikke-begrensede eksempler og med henvisning til de medfølgende figurene der like henvisningstall angir like deler, og der: Fig. 1 er et sideriss av en første utførelsesform av konstruksjonen ifølge oppfinnelsen, plassert på en havbunn; Fig. 2 viser konstruksjonen i fig. 1, sett ovenfra; Fig. 3 er et snittriss av et nedre parti av konstruksjonen i følge oppfinnelsen, langs linjen A-A angitt i fig. 2; Fig. 4 er et sideriss av en andre utførelsesform av konstruksjonen ifølge oppfinnelsen, plassert på en havbunn; Fig. 5 viser konstruksjonen i fig. 4, sett ovenfra; Fig. 6 - 9 er sideriss som viser en sammenstillingssekvens for konstruksjonen ifølge oppfinnelsen; Fig. 10 et er sideriss som viser en midlertidig oppankringskonfigurasjon for et flertall konstruksjoner; Fig. 11 og fig. 12 er sideriss som viser to trinn i installasjonen av konstruksjonen på en havbunn; Fig. 13 - 15 er snittriss gjennom en nedre del av en utførelsesform av konstruksjonen ifølge oppfinnelsen; og Fig. 16 er et sideriss som viser den andre utførelsesformen av konstruksjonen ifølge oppfinnelsen, plassert på en havbunn. These and other characteristics of the invention will become clear from the following description of preferred embodiments, given as non-limiting examples and with reference to the accompanying figures where like reference numbers indicate like parts, and where: Fig. 1 is a side view of a first embodiment of the structure according to the invention, placed on a seabed; Fig. 2 shows the construction in fig. 1, top view; Fig. 3 is a sectional view of a lower part of the construction according to the invention, along the line A-A indicated in fig. 2; Fig. 4 is a side view of a second embodiment of the construction according to the invention, placed on a seabed; Fig. 5 shows the construction in fig. 4, top view; Fig. 6 - 9 are side views showing an assembly sequence for the construction according to the invention; Fig. 10 et is a side view showing a temporary anchoring configuration for a plurality of structures; Fig. 11 and fig. 12 is a side view showing two steps in the installation of the structure on a seabed; Fig. 13 - 15 are sectional views through a lower part of an embodiment of the construction according to the invention; and Fig. 16 is a side view showing the second embodiment of the construction according to the invention, placed on a seabed.

Detaljert beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen Detailed description of an embodiment of the invention

Anordningen ifølge oppfinnelsen beskrives først for en konstruksjonsutforming som tilfredsstiller dagens behov og kontraktsdeling av arbeid mellom leverandørene (dvs. den nedre delen av konstruksjonen som omfatter fundamentene, den avstivende konstruksjon og nedre del av selve tårnet som i installert tilstand rager over vannflaten.) Deretter beskrives utformingen av den hele understøttelsen samt tilhørende transport- og installasjonshjelpemidler. The device according to the invention is first described for a construction design that satisfies today's needs and contractual division of work between the suppliers (i.e. the lower part of the construction which includes the foundations, the bracing structure and the lower part of the tower itself which in the installed state protrudes above the water surface.) Then it is described the design of the entire support as well as associated transport and installation aids.

Fig. 1 viser oppriss av en utførelsesform av konstruksjonen 1 ifølge oppfinnelsen installert i vann 2 og hvilende på en havbunn 3. Konstruksjonen omfatter i denne utførelsesformen tre fundamenter 4a-c og tre skrånende ben 5a-c som knytter de respektive fundamentene 4a-c til respektive partier på en søyle 6. Fundamentene 4a-c er i horisontalplanet forbundet med søylen 6 via respektive stag 7a-c, for eksempel rørstag. Søylen 6, som rager oppover fra fundamentene og strekker seg over vannflaten når konstruksjonen er installert på havbunnen, er på toppen forsynt med en anordning 8 til montasje av resten av tårnet (ikke vist), f.eks. en flens. Når konstruksjonen 1 er installert på feltet kan selve tårnet monteres til flensen, og deretter monteres generator med nacelle og rotor. Fig. 1 shows an elevation of an embodiment of the construction 1 according to the invention installed in water 2 and resting on a seabed 3. In this embodiment, the construction comprises three foundations 4a-c and three sloping legs 5a-c which connect the respective foundations 4a-c to respective parts of a column 6. The foundations 4a-c are connected in the horizontal plane to the column 6 via respective struts 7a-c, for example pipe struts. The column 6, which projects upwards from the foundations and extends above the water surface when the structure is installed on the seabed, is provided at the top with a device 8 for assembly of the rest of the tower (not shown), e.g. a flange. When construction 1 is installed on the field, the tower itself can be mounted to the flange, and then the generator with nacelle and rotor is mounted.

For å retardere og hovedsakelig stoppe bølgeinduserte bevegelser under nedsettingen på havbunnen 3, er hvert fundament 4a-c utstyrt med respektive dybler 25. Ved installasjon vil dyblene være de elementene på konstruksjonen som treffer havbunnen først og vil utøve motstand mot fundamentets horisontale og vertikale bevegelser. Dyblene dimensjoneres på en hensiktsmessig for den aktuelle konstruksjonen, slik at dennes bevegelser er dempet til et akseptabelt nivå når fundamentenes respektive skjørt 9 (beskrevet under) treffer havbunnen. I fig. 1 er dyblene 25 vist i en installasjonsposisjon, der dyblene rager vesentlig nedenfor skjørtet 9. For slep i grunne farvann kan det være ønskelig eller påkrevet at dyblene kan innta en posisjon hvor de ikke rager dypere enn selve skjørtet 9, f.eks. som vist i fig. 10. Fig. 2 viser konstruksjonen 1 illustrert i fig. 1, sett ovenfra, og illustrerer bl.a. at bena 5 a-c og fundamentene 4a-c i denne utførelsesformen er symmetrisk fordelt rundt søylen 6. Fig. 3 viser vertikalsnitt gjennom nedre delen av hele konstruksjonen langs et plan A-A definert i fig. 2. Konstruksjonen er vist installert på en havbunn 3. Her vises ett av fundamentene 4a og det tilhørende rørstaget 7a festet til en nedre del av søylen 6, samt en del av det tilhørende benet 5a. In order to slow down and mainly stop wave-induced movements during the lowering on the seabed 3, each foundation 4a-c is equipped with respective dowels 25. During installation, the dowels will be the elements of the structure that hit the seabed first and will exert resistance to the foundation's horizontal and vertical movements. The dowels are sized appropriately for the construction in question, so that its movements are dampened to an acceptable level when the foundations' respective skirts 9 (described below) hit the seabed. In fig. 1, the dowels 25 are shown in an installation position, where the dowels protrude significantly below the skirt 9. For towing in shallow waters, it may be desirable or required that the dowels can occupy a position where they do not protrude deeper than the skirt 9 itself, e.g. as shown in fig. 10. Fig. 2 shows the construction 1 illustrated in fig. 1, seen from above, and illustrates i.a. that the legs 5 a-c and the foundations 4a-c in this embodiment are symmetrically distributed around the column 6. Fig. 3 shows a vertical section through the lower part of the entire structure along a plane A-A defined in fig. 2. The construction is shown installed on a seabed 3. Here one of the foundations 4a and the associated pipe strut 7a are shown attached to a lower part of the column 6, as well as part of the associated leg 5a.

Hvert av fundamentene 4a-c er utformet med et kammer 11 som er åpent mot havbunnen og omsluttet av en vertikal plate (også kalt "skjørt") 9, og i toppen lukket med fundamentplate 10. Denne delen av fundamentet er altså prinsipielt utformet som en omvendt kopp - en konstruksjon som bl.a. benyttes i sugeankre. Det kan være fordelaktig å bruke betong i fundamentplaten 10, som ballast og også som bærende konstruksjonselement. Vekten av betongen senker konstruksjonens tyngdepunkt, noe som er viktig for å oppnå ønsket flytestabilitet under nedsettingen til havbunnen, som er forklart nærmere under med henvisning til fig. 6. Each of the foundations 4a-c is designed with a chamber 11 which is open to the seabed and enclosed by a vertical plate (also called "skirt") 9, and closed at the top with a foundation plate 10. This part of the foundation is therefore basically designed as a inverted cup - a construction which i.a. used in suction anchors. It can be advantageous to use concrete in the foundation plate 10, as ballast and also as a load-bearing structural element. The weight of the concrete lowers the construction's center of gravity, which is important to achieve the desired buoyancy stability during the lowering to the seabed, which is explained in more detail below with reference to fig. 6.

Som vist i fig. 3, vil en del av kammeret 11 som dannes av skjørtet 9 og fundamentplaten 10, i en installasjonstilstand befinne seg delvis penetrert i havbunnen 3. Over havbunnen dannes i denne tilstanden et rom 11' som i løpet av installasjonsprosessen fylles med et fyllmateriale, så som en betongblanding omtalt som "grout". Ved å injisere grout i rommet 11' oppnås fullgod kontakt mellom undersiden av fundamentplaten 10 og den (ofte ujevne) havbunnen 3, og det skapes en god fundamentering av fundamentet 4a-c når grout-en har herdet. Det er derfor ikke påkrevet å planere havbunnen før selve installasjonen. As shown in fig. 3, a part of the chamber 11 which is formed by the skirt 9 and the foundation plate 10 will, in an installation state, be partially penetrated into the seabed 3. Above the seabed, in this state, a space 11' is formed which, during the installation process, is filled with a filling material, such as a concrete mixture referred to as "grout". By injecting grout into the space 11', perfect contact is achieved between the underside of the foundation plate 10 and the (often uneven) seabed 3, and a good foundation of the foundation 4a-c is created when the grout has hardened. It is therefore not required to plan the seabed before the actual installation.

Over fundamentplaten 10 er det anordnet et ballasteringskammer 12; som vist i fig. 3 avgrenset på siden av en sirkulær vegg 12' og i toppen av selve benet 5a med dets nedre utvidelse 13. Størrelsen på ballasteringskammeret 12, og dets utstrekning oppover i benet 5a-c, er en viktig konstruksjonsparameter som styrer flytestabiliteten av konstruksjonen. Dette beskrives nærmere under med henvisning til fig. 13. A ballasting chamber 12 is arranged above the foundation plate 10; as shown in fig. 3 bounded on the side by a circular wall 12' and at the top of the leg itself 5a with its lower extension 13. The size of the ballasting chamber 12, and its extension upwards in the leg 5a-c, is an important construction parameter that controls the floating stability of the construction. This is described in more detail below with reference to fig. 13.

For å øke den geotekniske bæreevne av konstruksjonen kan stagene 7a-c utrustes med langsgående skjørt 14, som vist i fig. 3. To increase the geotechnical load-bearing capacity of the construction, the struts 7a-c can be equipped with longitudinal skirts 14, as shown in fig. 3.

Fig. 4 viser en annen utførelse av konstruksjonen 1' hvor en søyle 6' avsluttes i området hvor bena 5a-c er festet til selve søylen 6'. I denne utførelsesformen binder rørstag 7'a-c fundamentene 4a-c sammen. Også i denne utførelsen kan stagene 7'a-c utrustes med langsgående skjørt 14. Fig. 4 shows another embodiment of the construction 1' where a column 6' ends in the area where the legs 5a-c are attached to the column 6' itself. In this embodiment, pipe struts 7'a-c tie the foundations 4a-c together. Also in this embodiment, the struts 7'a-c can be equipped with longitudinal skirts 14.

Hvert fundament 4a-c kan med fordel - i begge utførelsesformene - være utstyrt med styrerør 40 for gjennomføring av en respektiv pel 42 som drives ned i havbunnen (vist i fig. 17). Slike peler 42 som er ført gjennom og deretter festet til styrerørene 40 kan være nødvendige i svake bunnmasser for å forsterke bæreevnen av konstruksjonen i både denne og den foregående utførelsen beskrevet med henvisning til fig. 1 og 2. Dersom dybden langs sleperuten tillater det, kan fundamentene 4a-c også utstyres med forlengede styrerør 41, som rager nedenfor skjørtet 9 og dermed tjener til stabilisering av konstruksjonen under nedsetting på havbunnen, tilsvarende som dyblene 25 beskrevet over med henvisning til fig. 1 og 2. Each foundation 4a-c can advantageously - in both embodiments - be equipped with a guide pipe 40 for driving a respective pile 42 which is driven into the seabed (shown in Fig. 17). Such piles 42 which are passed through and then attached to the guide pipes 40 may be necessary in weak bottom masses to reinforce the bearing capacity of the construction in both this and the previous embodiment described with reference to fig. 1 and 2. If the depth along the towing route allows it, the foundations 4a-c can also be equipped with extended guide tubes 41, which project below the skirt 9 and thus serve to stabilize the construction during lowering to the seabed, similar to the dowels 25 described above with reference to fig . 1 and 2.

Utførelsesformen beskrevet med henvisning til fig. 4 er videre belyst i fig. 5 som viser konstruksjonen sett ovenfra. Rørstagene 7'a-c knytter fundamentene 4a-c sammen. Bena 5a-c avsluttes i toppen mot søylen 6'. Foretrukne plasseringer av styrerørene 40 og de forlengede styrerørene 41 er vist. Selv om det ikke er vist i fig. 4 eller 5, vil fagpersonen forstå at også denne utførelsesformen kan forsynes med dybler 25 av den typen som er beskrevet over. Fig. 6 til fig. 13 viser hovedfaser i sammenstilling, slep og installasjon av konstruksjonen ifølge oppfinnelsen. Sammenstillingen foregår med utgangspunkt i konstruksjonselementer, eller større konstruksjonssegmenter prefabrikert i et spesialisert verksted ved sammenstillingsområdet eller et annet sted. Oppdelingen i elementer og segmentet bestemmes ved optimaliseringen av prosessen med mål å oppnå laveste kostnad ved ønsket produksjonsrate. Sammenstillingsområdet kan med fordel befinne seg i nærheten av installasjonsstedet til havs og skal tilfredsstille krav til infrastruktur, utrustning (kraner, blandeverk for betong), størrelse (vesentlig mindre areal kreves enn ved bruk av eksisterende løsninger), og til marine forhold så som vanndybde for slep til åpent hav og miljøforhold. Tilgjengelig kapasitet for kraner og utlastningsmetode bestemmer størrelsen på seksjonene som anvendes for selve sammenstillingen. Fig. 6 viser første seksjon 43 av konstruksjonen som ble sammenstilt på land eller på en lekter, flottør eller lignende før den ble sjøsatt i en vannmasse 2. Den første seksjonen 43 er forankret ved en kai 15, f.eks. ved hjelp av en fortøyning 16. Fundamentet 4a er vist i snitt, utgangspunktet for fundamentplaten 10 er vist. I denne utførelsen er platen 10 av stål og er dimensjonert til å tåle trykket fra vannet som holder seksjonene flytende ved sammenstillingen, hvilket er vesentlig mindre enn laster som påføres i andre tilstander, f.eks. ved installasjon. Selve styrken av fundamentplaten for å ta andre laster gjennom resten av sammenstillingen, transport, installasjon og operasjon oppnås ved hjelp av betong som skal støpes etter at prefabrikerte armeringsnett 17 er blitt installert. Fig. 7 viser en andre seksjon 19 som senkes ned på konstruksjonen for sammenkopling til den første seksjonen 14. Fig. 8 viser en tredje seksjon 20 som senkes ned på konstruksjonen for sammenkopling med den andre seksjonen 19. Fig. 9 viser en fjerde seksjon 18 som løftes og i neste fase senkes ned på konstruksjonen for sammenkopling med den tredje seksjonen 20. The embodiment described with reference to fig. 4 is further illustrated in fig. 5 which shows the construction seen from above. The pipe struts 7'a-c connect the foundations 4a-c together. The legs 5a-c end at the top towards the column 6'. Preferred locations of the guide tubes 40 and the extended guide tubes 41 are shown. Although not shown in fig. 4 or 5, the person skilled in the art will understand that this embodiment can also be supplied with dowels 25 of the type described above. Fig. 6 to fig. 13 shows the main phases in assembly, towing and installation of the construction according to the invention. The assembly takes place on the basis of construction elements, or larger construction segments prefabricated in a specialized workshop at the assembly area or elsewhere. The division into elements and the segment is determined by the optimization of the process with the aim of achieving the lowest cost at the desired production rate. The assembly area can advantageously be located near the installation site at sea and must satisfy requirements for infrastructure, equipment (cranes, concrete mixers), size (significantly smaller area required than when using existing solutions), and for marine conditions such as water depth for tow to open sea and environmental conditions. Available crane capacity and unloading method determine the size of the sections used for the assembly itself. Fig. 6 shows the first section 43 of the structure which was assembled on land or on a barge, float or the like before it was launched into a body of water 2. The first section 43 is anchored at a quay 15, e.g. by means of a mooring 16. The foundation 4a is shown in section, the starting point for the foundation plate 10 is shown. In this embodiment, the plate 10 is made of steel and is sized to withstand the pressure from the water that keeps the sections floating during assembly, which is significantly less than loads applied in other conditions, e.g. during installation. The actual strength of the foundation slab to take other loads through the rest of the assembly, transport, installation and operation is achieved by means of concrete to be cast after prefabricated reinforcing mesh 17 has been installed. Fig. 7 shows a second section 19 which is lowered onto the structure for connection to the first section 14. Fig. 8 shows a third section 20 which is lowered onto the structure for connection with the second section 19. Fig. 9 shows a fourth section 18 which is lifted and in the next phase lowered onto the structure for connection with the third section 20.

Etter at denne sammenstillingen er utført kan hele fundamentet 1 flyttes til et lagringssted eller direkte til installasjonsstedet. Fig. 10 viser flere fundamenter 1 som er koplet ved hjelp av slepeliner 22 til fortøyningsbøyer 21. Disse er forankret til havbunnen ved hjelp av ankerliner 23 og ankere 24. Fig. 11 viser fundament 1 etter at det har blitt slept til installasjonsstedet ved hjelp av slepebåter (ikke vist). Dyblene 25 er frigjort fra transportposisjon til å innta en stilling hvor de rager under skjørtene 9. Ballastvanninntakene er blitt åpnet (beskrives under med henvisning til fig. 13) og fundamentet synker ned mot havbunnen. I en avstand på om lag 1 - 3 m over havbunnen, målt fra dyblenes nedre ende, avbrytes ballasteringen og fundamentet manøvreres til installasjonsposisjon hvoretter det igjen åpnes for inntak av ballastvann. Vekten av ballastvannet senker fundamentet inntil dyblene 25 treffer havbunnen (hvorpå bevegelsene bremses, som beskrevet over), deretter kommer skjørtene 9 i kontakt med havbunnen og disse penetrerer til en dybde hvor penetrasjonen stopper opp fordi den neddykkede vekten av fundamentet er lik motstanden fra havbunnen mot videre penetrasjon av skjørtet 9. Fig. 12 viser fundamentet etter at den ovenfor omtalte likevektssituasjonen er nådd. Videre penetrasjon oppnås ved hjelp av pumping av vann ut fra skjørtekamre som forklares nærmere i beskrivelsen av fig. 13. Fig. 13 viser skjematisk en utrustning for nedsetting ved hjelp av ballastering med sjøvann. Figuren indikerer snitt gjennom fundamentet 4a, benet 5a and søylen 6, etter at konstruksjonen er blitt senket ved hjelp av ballastvann i ballasteringskammeret 12 og inn i kammer i et nedre parti av søylen 6 hvor vannspeilet er vist med henvisningstall 26. Den relative høyden mellom vannspeilet 26 and havets 2 vannflate W gir en trykkgradient som driver ballastvann inn i konstruksjonen gjennom rør med ventiler 27. Ved å regulere den respektive ventilen 27 for hvert av fundamentene 4a-c, kan det på en styrt måte føres en vannstrøm i de respektive ballasteringskamrene 12 i hvert fundament 4a-c. After this assembly has been carried out, the entire foundation 1 can be moved to a storage location or directly to the installation location. Fig. 10 shows several foundations 1 which are connected by means of towing lines 22 to mooring buoys 21. These are anchored to the seabed by means of anchor lines 23 and anchors 24. Fig. 11 shows foundation 1 after it has been towed to the installation site by means of tugs (not shown). The dowels 25 are released from the transport position to assume a position where they protrude below the skirts 9. The ballast water intakes have been opened (described below with reference to Fig. 13) and the foundation sinks towards the seabed. At a distance of approximately 1 - 3 m above the seabed, measured from the lower end of the dowels, the ballasting is interrupted and the foundation is maneuvered into the installation position, after which it is again opened for intake of ballast water. The weight of the ballast water lowers the foundation until the dowels 25 hit the seabed (whereupon the movements are slowed down, as described above), then the skirts 9 come into contact with the seabed and these penetrate to a depth where the penetration stops because the submerged weight of the foundation is equal to the resistance of the seabed to further penetration of the skirt 9. Fig. 12 shows the foundation after the above-mentioned equilibrium situation has been reached. Further penetration is achieved by pumping water out of skirt chambers, which is explained in more detail in the description of fig. 13. Fig. 13 schematically shows an equipment for lowering by means of ballasting with seawater. The figure indicates a section through the foundation 4a, the leg 5a and the column 6, after the structure has been lowered by means of ballast water in the ballasting chamber 12 and into the chamber in a lower part of the column 6 where the water level is shown with reference number 26. The relative height between the water level 26 and the sea's 2 water surface W provides a pressure gradient that drives ballast water into the structure through pipes with valves 27. By regulating the respective valve 27 for each of the foundations 4a-c, a water flow can be guided in a controlled manner into the respective ballasting chambers 12 in each foundation 4a-c.

Videre omfatter ballasteringsutstyret et rør med ventil 28 som fører vann inn i søylen 6. Ventilene kan med fordel være samlet på et panel og styres av et fjernstyrt undervannsfartøy, eller av en spesialbygget betjeningsmodul. Helningen av konstruksjonen måles under hele installasjonen og i nedsenkningsfasen og korrigeres etter behov ved styring av vannstrømmene til det respektive ballasteringskammeret 12 i hvert av fundamentene 4a-c. Furthermore, the ballasting equipment comprises a pipe with a valve 28 which leads water into the column 6. The valves can advantageously be assembled on a panel and controlled by a remote-controlled underwater vessel, or by a specially built operating module. The inclination of the structure is measured during the entire installation and during the immersion phase and is corrected as necessary by controlling the water flows to the respective ballasting chamber 12 in each of the foundations 4a-c.

Ballasteringskammerets 12 størrelse kan være en parameter som bestemmer beliggenhet av tyngdepunktet i fremskredne faser av nedsettingen når konstruksjonen kan bli "altfor stabil" med den konsekvens av egensvingningsperiode i rull kan reduseres og kan nærme seg til bølgeperioder. Konsekvensen av dette er en uønsket økning av bevegelser av fundamentet. For å unngå dette kan det være fordelaktig å begrense størrelse av de respektive kamrene 12 med respektive skott 29, som vist på fig. 13. Et ventilasjonsrør 30 sørger for at luften kan slippe fra kamrene 12 etter hvert som de fylles med vann. The size of the ballasting chamber 12 can be a parameter that determines the location of the center of gravity in advanced phases of the settlement when the construction can become "too stable" with the consequence that the self-oscillation period in roll can be reduced and can approach wave periods. The consequence of this is an unwanted increase in movements of the foundation. To avoid this, it may be advantageous to limit the size of the respective chambers 12 with respective bulkheads 29, as shown in fig. 13. A ventilation pipe 30 ensures that the air can escape from the chambers 12 as they are filled with water.

Etter at kamrene 12, avgrenset av skottene 26, blir vannfylte, kan ballasteringsvannet kun strømme inn i søylen 6. Vannmengde i søylen stiger og tyngdepunktet hever seg raskere enn om ballasteringen i bena fortsatte uhindret. Når vannstanden i søylen når et høyt nivå 31, fylles også et ballastrom 33 i hvert av bena 5a-c med ballastvann gjennom et rør 32 mens luften unnslipper gjennom rør 34. Skulle det være nødvendig av stabilitetshensyn under operasjon å øke vekten av hele konstruksjonen ytterliggere, kan vannet i deler av konstruksjonen kan - etter at installasjonen er fullført - erstattes med sand og liknende ved å pumpe sand over toppen av konstruksjonen inn i søylen. After the chambers 12, bounded by the bulkheads 26, become filled with water, the ballasting water can only flow into the column 6. The amount of water in the column rises and the center of gravity rises faster than if the ballasting in the legs continued unimpeded. When the water level in the column reaches a high level 31, a ballast space 33 in each of the legs 5a-c is also filled with ballast water through a pipe 32 while the air escapes through pipe 34. Should it be necessary for reasons of stability during operation to further increase the weight of the entire construction , the water in parts of the structure can - after the installation is completed - be replaced with sand and the like by pumping sand over the top of the structure into the column.

Fig. 14 viser skjematisk utrustning for penetrasjon for korrigering av horisontalitet under penetrasjon av skjørtene inn i havbunnen, økning av vertikale laster for å oppnå full penetrasjon og for erstatning av innestengt vann i skjørtekamrene 11' med en flytende masse som stivner etter en tid. Det er vist snitt gjennom søyle 6, fundamentet 4a med sirkulært skjørt 9 og gjennom rørstag 7a med et plant skjørt 14 penetrert på grunn av konstruksjonens neddykket vekt i havbunnen 3. Skjørtekamrene 11'dannes av de sirkulære skjørt 9, havbunn 3 og fundamentplaten 10, som beskrevet over. Vannet som er innestengt i skjørtekamrene 11' kan unnslippe gjennom en ventil 36, for eksempel en selvstyrt ventil, på grunn av en trykkdifferanse som dannes under penetrasjonen. Fig. 14 shows schematic equipment for penetration for correcting horizontality during penetration of the skirts into the seabed, increasing vertical loads to achieve full penetration and for replacing trapped water in the skirt chambers 11' with a liquid mass that solidifies after a time. Sections are shown through column 6, the foundation 4a with circular skirt 9 and through pipe strut 7a with a flat skirt 14 penetrated due to the structure's submerged weight in the seabed 3. The skirt chambers 11' are formed by the circular skirts 9, the seabed 3 and the foundation plate 10, as described above. The water trapped in the skirt chambers 11' can escape through a valve 36, for example a self-operated valve, due to a pressure difference which is formed during the penetration.

For å penetrere skjørtene videre påføres konstruksjonen en vertikal nedadrettet hydrostatisk kraft som oppstår ved at vannet innestengt i skjørtekamrene 11' In order to penetrate the skirts further, a vertical downward hydrostatic force is applied to the structure, which is caused by the water trapped in the skirt chambers 11'

pumpes ut gjennom rør 37a-c utstyrt med ventiler 38a-c. Ved individuell styring av vanntrykket i skjørtekamrene 11' i hvert av fundamentene 4a-c kan konstruksjonen påføres et moment som tvinger konstruksjonen i en ønsket helning eller vertikalitet med en stor presisjon. is pumped out through pipes 37a-c equipped with valves 38a-c. By individually controlling the water pressure in the skirt chambers 11' in each of the foundations 4a-c, a torque can be applied to the construction which forces the construction into a desired inclination or verticality with great precision.

Fig. 15 viser situasjon etter at ønsket penetrasjonsdybde av skjørtene 9, 14 og ønsket helning/vertikalitet er blitt oppnådd. Dermed har skjørtekamrene 11' fått en høyde som egner seg for injisering av den ovennevnte grout og fortrengning av innestengt vann. Grout 39 pumpes inn i kamrene 11' i hvert fundament 4a-c gjennom rør 37a-c og vannet unnslipper gjennom selvstyrte ventiler 36. Etter at vannet er blitt presset ut, stenger ventilene 38a-c for utslipp av grout. Stengningen er basert på at grout har større tetthet enn sjøvann. Injisering av grout kan foretas som en egen operasjon på et annet værvindu. Fig. 15 shows the situation after the desired penetration depth of the skirts 9, 14 and the desired slope/verticality have been achieved. Thus, the skirt chambers 11' have been given a height that is suitable for injecting the above-mentioned grout and displacing trapped water. Grout 39 is pumped into the chambers 11' in each foundation 4a-c through pipes 37a-c and the water escapes through self-controlled valves 36. After the water has been forced out, the valves 38a-c close to discharge the grout. The closure is based on the fact that grout has a greater density than seawater. Injection of grout can be carried out as a separate operation on a different weather window.

Arbeidet beskrevet med henvisning til fig. 15 avslutter installasjonen. Avhengig av lokale forhold kan det, som nevnt ovenfor, være påkrevet å erstatte ballastvannet i konstruksjonen med tyngre fast ballast (sand) og/eller installere erosjonsbeskyttelse rundt fundamentene 4a-c. The work described with reference to fig. 15 finishes the installation. Depending on local conditions, as mentioned above, it may be required to replace the ballast water in the construction with heavier solid ballast (sand) and/or install erosion protection around foundations 4a-c.

Metoden for penetrasjon og helningskorrigering og injisering av grout i en egen operasjon beskrevet med henvisning til fig. 14 egner seg for konstruksjoner installert på havbunn med lite permeable masser så som leire, silt, tette morenemasser ol. I masser med stor permeabilitet må en forutbestemt mengde av grout injiseres i skjørtekamrene 11' før pumpingen gjennom rør 37a-c initieres. The method for penetration and slope correction and injection of grout in a separate operation described with reference to fig. 14 is suitable for structures installed on the seabed with poorly permeable masses such as clay, silt, dense moraine masses etc. In masses with high permeability, a predetermined amount of grout must be injected into the skirt chambers 11' before the pumping through pipes 37a-c is initiated.

Fig. 16 illustrerer konstruksjonen 1 satt ned på en havbunn 3, penetrert til ønsket dybde og nivellert. En pel 42 satt inn i et styrerør 41 er klargjort for å drives ned i havbunnen. Etter at inndrivingen er utført kan pelen 42 fastgjøres til styrerøret 41 på en kjent måte, for eksempel ved bruk av gysing eller plastisk deformering. Fig. 16 illustrates the construction 1 set down on a seabed 3, penetrated to the desired depth and levelled. A pile 42 inserted in a guide pipe 41 is prepared to be driven into the seabed. After the drive-in has been carried out, the pile 42 can be attached to the guide tube 41 in a known manner, for example by using shimming or plastic deformation.

Claims

1. Device (1) for placement on a seabed (3) under a body of water (2), for supporting a device for the production of electrical power from wind, comprising a column (6; 6') with a first end with connection means ( 8) which protrudes above the body of water when the device is installed on the seabed, characterized in that the column (6; 6') at a part located below the surface of the body of water when the device is installed on the seabed is connected to three legs (5 a-c) at their first end, and where the legs at a second end are connected to respective foundations (4a-c) designed for installation on and transmission of forces to the seabed, - that each foundation (4a-c) comprises a ballasting chamber (12) defined by a lower plate element ( 10) which at its circumference is connected to a part (13) of the respective leg (5a-c) and an upper bulkhead (29) in the respective leg, and provided with means (27) for supplying ballast liquid, and - that a part of the column (6; 6') comprises a ballast room which has a larger volume e nn the respective ballasting chambers and are provided with means (28) for supplying ballast liquid, and that each leg (5 a-c) is provided with an upper ballast space (33), whereby the device can be transported in a floating state and without additional buoyancy means to an installation site and installed on a seabed by a selective and controlled filling of the ballasting chambers and the ballast space.

2. Device according to claim 1, characterized by respective connecting pieces (7a-c) connected to the respective foundation (4a-c) at a first end and a lower part of the column (6) at a second end.

3. Device according to claim 1, characterized by respective connecting pieces (7a'-c') between each of the foundations (4a-c), so that the foundations and the connecting pieces form a triangle where the connecting pieces form the sides of the triangle.

4. Device according to claim 3, characterized in that the legs (5a-c) are connected at their first ends to a lower part of the column (6') and that the lower end of the column is located in the area where the legs are attached to the column.

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that each foundation (4a-c) comprises a chamber (11) defined by a plate element (10) which, at its circumference, is connected to a skirt (9) which extends downwards from the plate element when the foundation is installed on the seabed, so that a substantially closed space (11') is formed in the chamber.

6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that each foundation (4a-c) comprises at least one damping device (25), which is movable from a position where it is level with the foundation, to a position where the damping device ( 25) protrudes below the lower edge of the foundation, when the construction is in a normal state in the body of water or on the seabed.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterized by means (32) for supplying ballast liquid to the upper ballast space (33) from said ballast space in the column (6).

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the legs (5a-c) are inclined in relation to the column (6; 6'), and connected to the column at equal angular intervals about the longitudinal axis of the column, preferably 120°.

9. Procedure for installation on a seabed of a device as specified in claims 1 - 8, characterized by the following steps: a) fill ballast water in the ballasting chamber (12) and in the ballast space in the column (6), to lower the device towards the seabed; b) causing penetration of the skirt (9) of each of the foundations (4a-c) at least partially into the seabed, whereby the space (11') in the chamber (11) is at least partially filled with water; c) selectively causing water trapped in the space to flow out thereby individually applying a downward hydrostatic force to each of the foundations to drive the respective skirts of the foundations further down into the seabed and to apply a moment to the device; until the desired penetration depth and/or slope is achieved.

10. Method according to claim 9, characterized in that damping devices (25) are lowered to a level below the lower end of the foundations, before or simultaneously with step a).

11. Method according to any one of claims 9 or 10, characterized in that ballast water is filled in the respective upper ballast spaces (33) after step a) and before step b).