EP2683876B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von off shore gründungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von off shore gründungen Download PDF

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EP2683876B1
EP2683876B1 EP12710199.6A EP12710199A EP2683876B1 EP 2683876 B1 EP2683876 B1 EP 2683876B1 EP 12710199 A EP12710199 A EP 12710199A EP 2683876 B1 EP2683876 B1 EP 2683876B1
Authority
EP
European Patent Office
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frame
installation
drilling
foundation
seabed
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP12710199.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2683876A1 (de
Inventor
Damian CALLAN
John McCAREY
Adam HOLLAND
Adrian Quinn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mclaughlin & Harvey Ltd
RPS Group Inc
Original Assignee
Mclaughlin & Harvey Ltd
RPS Group Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mclaughlin & Harvey Ltd, RPS Group Inc filed Critical Mclaughlin & Harvey Ltd
Publication of EP2683876A1 publication Critical patent/EP2683876A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2683876B1 publication Critical patent/EP2683876B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/04—Guide devices; Guide frames
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/50—Anchored foundations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80—Ground anchors
    • E02D5/808—Ground anchors anchored by using exclusively a bonding material

Definitions

  • the present invention relates to a system and a method for providing foundations for underwater (subsea) structures using one or more tension anchors to fix the structure to the seabed.
  • Such underwater foundations are required for fixing and supporting apparatus onto the bed of the sea, river or estuary and are generally disclosed in US 7 380 614 B1 .
  • Such apparatus positioned on the bed of the sea, river or estuary may comprise energy conversion systems including, but not limited to, tidal stream turbines.
  • the present invention relates to methods for the installation of subsea foundations to the seabed to which a wide variety of subsea apparatus can be attached and most particularly, the present invention provides post tensioned anchored foundations installed using submergible robotic equipment.
  • the system and method of the present invention can be used with any type of underwater bed anchorage.
  • the present invention will be described and discussed herein with reference to its main application which is providing foundations for water current energy conversion systems, such as tidal energy conversion systems and wave energy conversation systems.
  • the pile locations have to be accurate to allow prefabricated foundation units to be installed. This accuracy has to be achieved tens of metres below the sea surface.
  • Marine civil engineering equipment has been used but this equipment is more suited for the sheltered coastal environment for which it has been designed.
  • the challenging environmental conditions prevalent at the locations of the more energetic marine energy sites have for the most part been avoided, up to now, because of the difficulty and high cost involved in installing and maintaining infrastructure on these sites.
  • obtaining good accurate site investigation information from these prospective sites is both difficult and costly.
  • the present invention seeks to overcome the disadvantages of the prior art.
  • the present invention accordingly provides a system for installing a foundation for a subsea structure, the system for installing a foundation for subsea structures comprising at least one tension anchor and means for embedding said at least one tension anchor into the seabed.
  • the system for installing a foundation to a subsea structure preferably comprises a foundation frame which is provided with anchoring means, the foundation frame being adapted to support and be removably connected with apparatus such as energy conversion apparatus and the anchoring means, in use, being embedded in the seabed.
  • the system comprises control means wherein the control is carried out remotely from the installation, the control means being connected to the installation.
  • this system for the installation of a subsea foundation comprises an installation and drilling frame carrying drilling means; the installation and drilling frame being removably connectable to the foundation frame.
  • the present invention provides a system and a method for the installation of a subsea foundation including at least one tension anchor in the seabed and a foundation frame to which a wide variety of structures/apparatus can be attached.
  • the foundation frame may be a single tension anchored foundation frame or multiple tension anchored foundation frame for providing a foundation to subsea structures which in use, are mounted onto the foundation frame which in turn is anchored into the seabed by the single or multiple tension anchors provided on the foundation frame.
  • the prefabricated foundation frame structure itself is used as the locating template for the drilling equipment.
  • the tension anchor preferably comprises a hollow self-drilling anchor or a tubular anchor, preferably incorporating a detachable drill bit.
  • the hollow anchor also includes a drive means, optionally comprising a drive shoe.
  • the tension anchor(s) is/are installed using robotic underwater installation equipment connected to a support vessel by umbilical cables.
  • the type, diameter and/or length of the anchor bar, the anchoring material and the bond length into the seabed can be adjusted to suit a wide variety of seabed conditions.
  • an advantage of the system and method of the present invention is that the integrity of the anchor can be tested, proof loaded and post tensioned with loads greater than the maximum design load so that the anchor(s) always remain in tension during its/their service life, thus reducing the cyclic loading on the anchor and reducing the need for costly onsite investigation or the consequences of failures during the service life.
  • the preferred means of pre-installing the solidifying anchoring material which solidifies around the anchor bar is in grout bags, the invention is not limited to this means of pre-installation of the solidifying material.
  • the foundation frame, the installation and drilling frame and lifting frame are pre assembled and brought to site preferably winched underneath the deployment vessel 38, a floating platform or barge.
  • An additional command and control vessel 37 will remain connected to the installation and drilling frame by various cables, hoses and load wires to provide power to operate the drills, hydraulic systems etc. to supply and deliver the grouts for the operations and to send command and receive feedback signals for the operation of the installation and drilling frame.
  • the foundation frame, installation and drilling frame and lifting frame are assembled on the deck of a deployment vessel 38, which may be a heavy lift barge or a DP vessel with sufficient deck and crane capacity to lift and lower the foundation frame, the installation and drilling frame and the lifting frame from the vessel deck to the seabed.
  • a deployment vessel 38 which may be a heavy lift barge or a DP vessel with sufficient deck and crane capacity to lift and lower the foundation frame, the installation and drilling frame and the lifting frame from the vessel deck to the seabed.
  • the foundation frame could be firstly lowered onto the seabed, then installation and drilling frame could be lowered and mechanically connected to the foundation frame so that the capacity of its deck crane could be reduced.
  • the DP vessel could also be connected to the installation and drilling frame and provide the functions of the second command, control and power supply vessel.
  • the installation and drilling frame is designed so that the three landing/levelling jacks contact the seabed before the central drill string 13.
  • the installation and drilling frame incorporates levelling means (see Figures 47 to 52 ; such that the installation and drilling frame can be adjusted to level by remotely operating the hydraulic jacks built into the installation and drilling frame.
  • the command signals are sent from the command vessel. Sensors on the drill frame will indicate when the foundation frame is within tolerance.
  • Any number of drill strings can be installed per foundation frame.
  • the drill string(s) and foundation frame can be installed at the same time, as for example, the arrangement shown in Figure 11 which shows a foundation frame with three drill strings. Shock absorption can be incorporated into the landing/levelling legs by installing hydraulic accumulators and valves into the hydraulic circuit thereby reducing shock loads and the requirement for heave compensation on the lowering equipment.
  • the position, level and alignment of the foundation frame can be verified.
  • the lifting frame is disconnected from the installation and drilling frame/foundation frame and the lifting frame is recovered to the deployment vessel.
  • An alternative but less preferred option would be to use two tugs one upstream and one downstream, to position the deployment barge, this option would make the marine operations more complicated but would extend the window for deployment of the equipment onto the seabed to more than one tidal cycle.
  • a system is incorporated into the foundation frame legs so that the length of each leg can be adjusted so as to compensate for unevenness or sloping gradient in the seabed as shown in Figures 47 to 52 .
  • the deployment vessel can now depart the deployment site and return to port or stand by until it is required later in the operations.
  • the installation and drilling frame and consequently the foundation frame to which it is connected can now be levelled and if required, lowered until the foundation leg bearing plate 19 touches the seabed by adjusting the hydraulic pressures in the three rams built into the installation and drilling frame.
  • Hydraulic oil pressure/flow can be supplied from either, hydraulic power packs and valves built into the installation and drilling frame or through umbilical/cables from hydraulic power packs on the command and control vessel to the installation and drilling frame.
  • the alignment and level of the foundation frame can also be determined from signals sent from sensors on the installation and drilling frame to instruments on the command vessel to confirm that it is within the required specification.
  • a drill string comprising a hydraulic rotary drifter head 5, chuck, side entry swivel 10 for introducing flushing fluid and grout to the anchor, stop block 3 on the anchor to transfer the jacking loads from the anchor bar 13 to the stressing stool 29, a hollow centre anchor bar 13, a drill bit 22, hydraulic clamps to grip the anchor and a system to raise and lower the drill string is pre-installed on the installation and drilling frame as shown in Figure 14 .
  • the hydraulic or pneumatic lines 7, grout lines 8 and flushing line 9 required to operate the drill system can be marshalled inside the outer casing using retractable cables as shown in Figure 6 .
  • the drill bit 22 forms a hole in the seabed and concurrently drives the conductor shoe 21 into the seabed until the conductor shoe reaches its end stop 32. Shear keys 31 in the conductor shoe 21 then break off or deform allowing the drill bit and anchor to continue forming the anchor hole.
  • the flushing medium preferably sea water, is supplied from a water pump 12 mounted on the installation and drilling frame but alternatively water, weak grout mix, drilling mud or air from the command and control vessel could also be supplied for the same function. Drilling continues until the stop block 3 on the anchor bar contacts the stressing stool top plate 29.
  • a cementatious grout is introduced into the central channel in the anchor bar from the command vessel through a grout line.
  • the preferred means of pre-installing the solidifying anchoring material which solidifies around the anchor bar is in grout bags, the invention is not limited to this means of pre-installation of the solidifying material.
  • a chemical anchoring material which solidifies may be used instead of using cementations grout.
  • the chemical anchor dosing, mixing, installation equipment with the associated power packs, pipe work and valves is installed on the installation and drilling frame instead of grout pre-installed in grout bags.
  • De-bonding material can be pre-installed over a set length of the upper section of the anchor bar so that when the anchor bar is pre-loaded, the de-bonded length is free to stretch.
  • the drill string now comprises a top drive rotary head (52), a chuck (4), a side entry swivel (10) a drill string (13) a "down the hole” hammer (DTH) (53), a tubular casing/anchor (55) incorporating a casing drive shoe (56) and a consumable detachable drill bit (54).
  • the drill is started and the drill hole progressed.
  • Rotary motion and vertical pressure is applied through the rotary motion head from the drill carriage.
  • the flushing medium is supplied through the side swivel and hollow drill string to the drill bit. Arises are flushed out of the drilled hole and through exhaust duct 26.
  • a fluid preferably water is introduced through grout manifold/valve block 17 into jacking chamber 28.
  • Valve 27 is opened to bleed off any trapped air.
  • valve 27 is closed and the pressure in jacking chamber 28 is increased to a predetermined value. This will have the effect of moving the stressing stool to react against stop block 3 on the anchor bar and so transfer the load through the anchor bar into the point of fixity within the seabed. This will have the further effect of forcing the foundation frame penetrating shoe 24 further into the seabed.
  • the force applied can be controlled by adjusting the fluid pressure in chamber 28. This pressure can be further adjusted to set values and timings to load and unload the anchor as required proving the installation.
  • the bearing plates 19 determine the maximum amount of penetration of the foundation frame into the seabed.
  • marker dye followed by a grout will be introduced into the jacking chamber 28.
  • Valve 27 is partially opened so that a pre-determined pressure remains in the circuit.
  • the valve is fully closed and the grout pressure increased so that a force equal to the projected maximum design load, with an additional appropriate allowance factor, of safety is now applied to the anchor.
  • Inlet valve 17 is closed and the pressure monitored.
  • grout bags 20 preinstalled in the bottom of the foundation frame can be inflated by pumping grout through grout manifold 17 and so fill any voids between the bottom of the foundation frame and the seabed. This grout when cured will further resist any penetration of the foundation frame leg into the seabed, provide scour (erosion) protection at the base of the foundation frame and resist the shear loads imposed on the structure.
  • the inner foundation leg 34 is held in the raised position by drill string 13, this is in turn held by the drill chuck and carriage.
  • the foundation frame is placed on the seabed and the foundation levelled as before. Referring to figure 49 and 50 it can be seen that these inner foundation legs are held clear of the sea bed after the levelling of the installation and drilling frame.
  • the drill carriages are operated and the inner foundation frame leg is free to move through the foundation frame 41, guides 33 keep the inner leg central with the foundation frame.
  • Inlet valve 17 and bleed valve are opened. Marker dye followed by grout is introduced through inlet valve 17 into the chamber formed between the inner foundation leg and the foundation frame. When dye and grout are observed by cameras and / or sensors mounted on the frame, exiting from bleed valve 27 both inlet and bleed valves are closed. The grout is allowed to cure. Seals 25 exclude water from this chamber and hold the grout under pressure. Shear keys 31 and 35 or other features are installed to resist the design loads through the grouted connection.
  • the deployment vessel now returns to the deployment site and the lifting frame is lowered over the installation and drilling frame.
  • Transponders on the installation and drilling frame, lifting frame and foundation frame can be used to assist in positioning the individual assemblies.
  • the lifting frame incorporates members so that the lifting frame will self align with the installation and drilling frame during lowering and assembly. Furthermore, these alignment members can be arranged so that when the lifting frame and the installation and drilling frame are connected, the alignment members on the lifting frame assist with the alignment and connection of the installation and drilling frame to the foundation frame, for instance in the case where the foundation frame is placed first on the seabed and the installation and drilling frame later, or during decommissioning.
  • the lifting frame is then mechanically connected to the installation and drilling frame. Once the lifting frame has been connected, the mechanical coupling means between the installation and drilling frame and the foundation frame are released and the lifting frame and installation and drilling frame recovered to the deployment vessel.
  • the command vessel can marshal the supply lines during these operations. When the installation and drilling frame and lifting frame have been recovered the vessels can depart the site.
  • the installation and drilling frame and the lifting frame can, if required, be used to install the permanent equipment on the foundation frame.
  • the method used would be as follows: Referring to Figures 21 to 28 inclusive, the installation of an electrical connection plate, J-tube and cable will be described.
  • the mechanical couplers installed on the lifting frame can be removed and installed in a purpose designed and fabricate installation and alignment frame as follows:
  • the mechanical couplers will be removed from the lifting frame 42 and reinstalled into a purpose designed and fabricated alignment and installation frame Figure 43 .
  • This installation frame will be winched up under the barge as before.
  • An electrical connection plate 61, J-tube with articulated joint 62, a length of export cable with a dry mate connector and bend restricting cable protectors pre-installed on the shore end will be lifted into the alignment/installation frame see Figure 21 .
  • This assembly will be held in place on the alignment and installation frame by its self-weight and features on the frame and assembly will prevent lateral movement during deployment. Sea fastenings/or stop blocks will be provided for transport to the deployment location.
  • the dry-mate connector and cable end will be transferred on to the deck of a suitable vessel equipped with cabling equipment.
  • This dry-mate connector and cable will be routed through a cable engine 48 and spooled on to a powered drum 47 on the vessel as shown in Figure 21 .
  • the J-tube is held in a horizontal orientation to reduce the requirement for a deep water load out berth and a deep water passage to the deployment site, as would be necessary if it was to be transported in the lowered vertical orientation.
  • This deployment spread comprising a tug 39, deployment barge 38, installation frame with connectors and cable pre-installed, will be towed to the deployment location.
  • the cabling vessel can travel at a suitable relative position and distance to the barge 38 necessary to maintain a suitable catenary in the cable and so ensure that the ratings of the cable are not exceeded.
  • the j-tube will be lowered into the vertical position by a winch on the barge, as shown in Figure 22 .
  • the J tube could be partially lowered and the cabling vessel could control the final lowering of the cable and J tube.
  • the cabling vessel can pay out cable or move position to keep the required tension catenary in the export cable, the cable engine will ensure the required tension is maintained.
  • connection plate j-tube and alignment and installation frame will be lowered to a depth such that the alignment guides can contact the central tower.
  • the tug will pay out/recover its tow rope and move the barge so that the installation/alignment frame moves towards the foundation tower.
  • the alignment guides can, if required, use the central tower as a guide to centralise the connection plate over the foundation tower.
  • Sensors, transducers, cameras, sonar etc. can, if required, be installed on the installation frame this data can be used to confirm the position of the j-tube and connection plate relative to the foundation.
  • connection plate and j-tube When the connection plate and j-tube are in the correct position, so that the alignment features on the installation frame contacts the foundation tower, it will be further lowered and so mate the connection plate and j-tube with the foundation.
  • connection plate and j-tube are correctly aligned and seated the installation frame is further lowered and so disconnects from the connection plate and j-tube.
  • the tug can now adjust the tow line to move the barge and so move the installation frame away from the foundation. Once clear of the foundation the installation frame can be recovered and sea fastened to the barge.
  • the tug and installation vessel can now depart the site.
  • the cabling vessel can be specified so that it can remain on site throughout the full tidal cycle. If unfavourable weather conditions are forecast the cabling vessel can lay the remaining cable and end connector on to the seabed for recovery later and connection to the export cable.
  • a pre-laid export cable end could be recovered to the vessel deck.
  • the electrical and mechanical connections can be formed and the cable re-laid on the seabed.
  • a nacelle can be installed on the foundation frame anchored into the seabed.
  • a nacelle installation and alignment frame are installed on the deployment barge as shown in Figure 29 .
  • a nacelle will be lifted from the load out area and placed in the nacelle installation alignment frame.
  • a nacelle or a number of nacelles can be loaded onto a flat top barge, placed in transport frames and transported to an intermediate laydown area at a sheltered location. This laydown area will have sufficient water depth to give overhead clearance for the installation barge. Once at the location the nacelles, and transport frames can be lifted onto the seabed at agreed locations.
  • the installation barge will now be towed to this intermediate laydown area and hold position over a nacelle.
  • the nacelle installation frame will be lowered from the installation barge and pick up the nacelle from the transportation frame.
  • the nacelle and installation frame will then be winched up under the barge and sea-fastened.
  • the barge will be towed to its foundation location and hold station close to the tower. Sea-fastenings will now be removed.
  • this nacelle installation frame will be lowered to a depth so that the alignment guides on the installation frame may contact the central tower to act as an installation guide, but not so low that the turbine blades can contact the tower - see Figure 30 .
  • the tug will let out or recover the tow line, and so move the barge so that alignment guides on the installation frame may contact the central tower to guide and centralises the nacelle over the central tower.
  • the nacelle/installation frame will be now lowered so that the nacelle aligns and seats on the wet-mate connector plate on the on the central tower.
  • the installation frame is now further lowered to disengage from the nacelle.
  • the tug will recover/let out its tow line to move the barge and so the recovery frame away from the installed nacelle. Once clear of the nacelle installed on the foundation frame the installation frame can be recovered to the barge.
  • a nacelle J tube and export cable could be installed in a single operation. This would have the advantage of removing the need to provide, install and maintain a wet mate electrical connection, but would have the disadvantage of requiring significant cabling works to disconnect and handle the export cable before a nacelle is removed or exchanged.
  • the alignment and installation frame For removal of the nacelle or other equipment, the alignment and installation frame will be positioned close to the foundation frame, at a depth so that the frame can contact the central tower of the foundation frame but pass under the apparatus to be removed.
  • the deployment vessel When the alignment and installation frame contacts the central tower the deployment vessel will maintain position.
  • the installation and recovery frame can now be raised and features on the frame and apparatus will guide the installation frame and engage with the apparatus. Sensors on the alignment and installation frame will verify that the correct engagement has taken place.
  • the installation frame can be further raised so removing it from the tower. It can now be raised and sea-fastened to the deployment vessel.
  • the installation equipment is mobilised and the lifting frame and installation and drilling frame are once more lowered over the foundation frame.
  • the lifting frame and installation and drilling frame are mechanically connected to the foundation frame using mechanical couplings 14.
  • a shaped explosive charge is installed by ROV into the decommissioning duct 18 and the duct sealed. If required hydraulic pressure is applied to the jack legs 2 to apply an upward force on the foundation frame. The explosive charge is detonated remotely and the anchor bars severed. The foundation frame, installation and drilling frame and lifting frame are then recovered to the decommissioning vessel.
  • the system and method of the present invention are particularly advantageous where the bed comprises a rocky or hard material and levelling of the installation and drilling frame is particularly problematic combined with technical difficulties of providing a foundation frame.

Landscapes

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Claims (20)

  1. System zur Installation eines Fundaments für eine Untersee-Struktur, wobei das System einen Fundament-Gerüstrahmen (16) aufweist, der mit Verankerungsmitteln versehen ist, die zumindest einen Zuganker und Mittel zum Fixieren des mindestens einen Zugankers im Meeresgrund aufweisen; und das System auch Mittel zum Steuern des Betriebes des Fundament-Gerüstrahmens aufweist; wobei der Fundament-Gerüstrahmen dazu bestimmt ist, eine Apparatur, wie beispielsweise eine Energieumformapparatur zu unterstützen und mit dieser lösbar verbunden zu sein, wobei zur Anwendung die Ankermittel dazu eingesetzt sind, im Meeresgrund eingebettet zu werden; wobei das System einen Installations- und Bohrrahmen aufweist, der Bohrmittel trägt; wobei der Installations- und Bohrrahmen ein ausreichendes Gewicht vorsieht, um das System dazu zu befähigen, als Schwerkraft-Fundament zu agieren während die Installation vollzogen wird; wobei der Installations- und Bohrrahmen lösbar mit dem Fundament-Gerüstrahmen verbindbar ist.
  2. System zur Installation eines Untersee-Fundamentes auf dem Meeresgrund gemäß Anspruch 1; wobei das System Mittel zum Vorbelasten oder Probebelasten aufweist, um die Eignungsfähigkeit des Ankers zu testen; wobei optional die Fundament-Gerüstrahmenstruktur als die Platzierungsvorlage für die Bohrausrüstung verwendet wird, um eine genaue Positionierung der Zuganker zu erreichen.
  3. System zur Installation eines Fundamentes für eine Untersee-Struktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Mittel zum Einbetten des mindestens einen Zugankers den Fundament-Gerüstrahmen umfassen; und den Installations- und Bohrrahmen; wobei optional die Fundament-Gerüstrahmenstruktur als die Platzierungsvorlage für die Bohrausrüstung verwendet wird, um eine genaue Positionierung der Zuganker zu erhalten; wobei optional ein einzelner Zuganker oder mehrere Zuganker vorgesehen sind; und wobei optional der Zuganker einen hohlen Rohranker umfasst.
  4. System zur Installation eines Fundamentes für eine Untersee-Struktur nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine Zuganker-Fundament dazu konfiguriert ist, Mittel zur Installation des hohlen Rohrankers einzubeziehen, wobei besagte Mittel zur Installation des Ankers in den Meeresgrund einen "down-the-hole" Bohrloch-Hammer (53) und einen abnehmbaren Bohrkopf aufweisen.
  5. System zur Installation eines Fundamentes für eine Untersee-Struktur nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der mindestens eine Zuganker mit Mitteln zum Einbetten des mindestens einen Zugankers in den Meeresgrund versehen ist, wobei besagte Mittel zum Einbetten des mindestens einen Zugankers Bohrmittel aufweisen, wobei optional die Bohrmittel Mittel zum Bewegen eines Bohrträgers nach oben und unten eines Bohr-Mast aufweisen; wobei optional die Mittel zum Einbetten des mindestens einen Zugankers in den Meeresgrund ferner den Bohrträger aufweisen, auf dem ein Bohrhammer oder ein Rotations-Antriebskopf montiert ist; wobei optional die Mittel zum Bewegen eines Bohr-Trägers nach oben und unten eines Bohrmastes ein Fallgewicht und Umlenk-Einrichtung aufweisen, die zum Bewegen des Bohrträgers auf und ab entlang des Bohrmastes verwendet werden; und wobei optional der Durchmesser und/oder die Länge der Anker-Schiene und der Ankeranbindungs-Länge in den Meeresgrund einstellbar sind, um einer großen Vielzahl von Untergrund-Gegebenheiten zu entsprechen; und wobei optional der Fundament-Gerüstrahmen dazu bestimmt ist, eine beliebige Anzahl von Bohrsträngen (13, 22) zu tragen.
  6. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das System ein Hebegerüst (42) mit geometrischen Verriegelungs-Führungen zum Absenken und Anheben der zusammengesetzten Gerüstrahmen/des Fundament-Gerüstrahmens an den Meeresgrund aufweist; wobei optional das Hebegerüst zum Absenken und Anheben der zusammengesetzten Gerüstrahmen/des Fundament-Gerüstrahmens an den Meeresgrund eine Dreipunkt-Hebeeinrichtung aufweist; wobei optional der Installations- und Bohrrahmen Nivelliermittel aufweist, derart, dass der Installations- und Bohrrahmen auf ein Niveau eingestellt wird durch Befehlssignale, die vom Befehlsschiff kommen; wobei optional die Nivelliermittel eine Mehrzahl an Landungs- und Nivellierbeinen (34) aufweist, die derart bestimmt sind, dass die Landungs-und Nivellierbeine den Meeresgrund vor dem vom Fundament-Gerüstrahmen getragenen Bohrstrang berühren; wobei optional eine Stoßabsorption in den Landungs-/Nivellierbeinen einbezogen ist durch Einbeziehen hydraulischer Druckspeicher (2) und Ventilen, wodurch Stoßbelastungen auf die Senk-Ausrüstung reduziert werden.
  7. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Mittel in den Fundament-Gerüstrahmenbeinen zum Einstellen der Länge eines jeden Beins vorgesehen sind, um somit Unebenheiten oder Gefälleneigungen in dem Meeresgrund auszugleichen; wobei optional die Mittel, die in den Fundament-Gerüstrahmenbeinen zum Einstellen der Länge eines jeden Beins zur Kompensation der Unebenheiten oder Gefälleneigungen in dem Meeresgrund vorgesehen sind, ein mechanisches Klinkenrad umfassen.
  8. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen gemäß einem der Ansprüche 3 - 7, wobei der Installations- und Bohrrahmen und konsequenterweise der daran angeschlossene Fundament-Gerüstrahmen nivelliert und bei Bedarf abgesenkt werden können, bis die Fundament-Gerüstrahmen-Trägerplatte (19) den Meeresgrund durch Einstellen der hydraulischen Druckströmung in den hydraulischen Druckkolben berührt, die in den Installations- und Bohrrahmen-Beinen eingebaut sind.
  9. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen gemäß einem der Ansprüche 3 - 8, wobei eine hydraulische Öldruck/- Strömung durch entweder hydraulische Antriebsaggregate und Ventile, die in dem Installations- und Bohrrahmen eingebaut sind, oder durch Schlauchleitungen von den hydraulischen Antriebsaggregaten auf dem Befehls- und Steuerschiff (37) vorgesehen sein kann; wobei optional die Ausrichtung und Nivellierung des Fundament-Gerüstrahmens auch bestimmt werden kann von dem Befehlsschiff, um zu bestätigen, das sich dieser innerhalb der erforderlichen Spezifikation befindet.
  10. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen gemäß Anspruch 5, wobei die Bohrmittel einen Bohrstrang aufweisen, der einen hydraulischen Dreh-Hammerkopf (5) haben, einen Eingangsanschluss zum Einführen von Spülfluid und Verfestigungs-Ankermaterial für den Anker, ein Stopp-Mittel, das optional einen Stopp-Block auf dem Anker zum Übertragen der Eindrück-Lasten von der Anker-Schiene an einen Last-Bodenstein (29), eine hohle Zentrums-Anker-Schiene, eine Bohrspitze, hydraulische Klammern zum Ergreifen des Ankers sowie ein System zum Anheben und Absenken des Bohrstranges, vorinstalliert auf dem Installations-und Bohrgerüstrahmen; wobei optional die Stromversorgungsleitungen, Injektionsleitungen (8) und Spülleitung (9), die zum Betreiben des Bohrsystems erforderlich sind, innerhalb des äußeren Gehäuses unter Verwendung von einziehbaren Leitungen eingezogen sind; wobei optional unter Verwendung des Rotations-Perkussions-Bohrhammer-Kopfes die Bohrspitze ein Loch in dem Meeresgrund bildet und nachfolgend den Führungsschuh (21) in den Meeresgrund antreibt, bis der Führungsschuh seinen Endhalt (32) erreicht;
    wobei optional eine Schubverzahnung (31) in dem Führungsschuh (21) sodann aufbricht oder deformiert, was der Bohrspitze und dem Anker ermöglicht, mit der Bildung des Ankerloches fortzufahren;
    wobei optional das Bohrfördermaterial aus dem Bohrloch der Bohrführung (23) ausgespült wird und durch den Abzugskanal (26) in die Wassertiefe austritt, sowie der Anker in den Meeresgrund eingelassen wird;
    wobei optional das Spülmedium, vorzugsweise Seewasser, aus einer Wasserpumpe (12) gefördert wird, die auf dem Installations- und Bohrrahmen montiert ist, wobei jedoch alternativ Wasser, eine dünne Injektions-Mischung, Bohr-Morast oder Luft von dem Befehls- und Steuerschiff ebenso für denselben Zweck gefördert werden kann; und
    wobei ein Bohren optional fortgeführt wird, bis der Anhalteblock auf der Anker-Schiene die Last-Bodenstein-Oberplatte kontaktiert.
  11. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anker-Schiene einen Zentralkanal aufweist, durch den ein verfestigendes Ankermittel eingeführt werden kann, um durch den Kontrollkanal zu strömen und aus der Anker-Schiene in den die Anker-Schiene umgebenden Bereich, wobei das Verfestigungs-Ankermaterial von seiner Fluid-Form in eine Festform wechselt, um so die Anker-Schiene in den Meeresgrund einzubetten, wobei optional das verfestigende Ankermaterial zementartigen Mörtel aufweist, der in den Zentralkanal in die Anker-Schiene durch eine Mörtelleitung eingeführt wird, wobei optional eine Ausrüstung zur chemischen Ankermittel-Dosierung, - Mischung, -Installation mit den damit verbundenen Antriebsaggregaten, der Rohrleitung und den Ventilen auf dem Installations- und Bohrrahmen installiert sein können.
  12. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Mittel zum Einbetten des Zugankers in den Meeresgrund ferner eine Anker-Schiene aufweisen sowie einen bewegbaren Last-Bodenstein zum Übertragen der Last durch die Anker-Schiene in dem Verankerungspunkt auf den Meeresgrund, um den Fundament-Gerüstrahmen-Eindringschuh (24) in den Meeresgrund zu drücken, sowie Mittel zum Steuern der aufgebrachten Kraft.
  13. System zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen nach Anspruch 12, wobei Mörteltaschen (20) in den Grund des Fundament-Gerüstrahmens zu mechanischen Klammer/Anschlüssen vorinstalliert sind, sowie Mittel zum Füllen der Mörteltaschen, sodass bei Verwendung die vorinstallierten Mörteltaschen gefüllt werden können und so jeden Leerraum, der zwischen dem Grund des Fundament-Gerüstrahmens und den Meeresboden verbleibt, gefüllt werden kann, wobei dieser Mörtel beim Durchhärten jeglichem weiteren Eindringen des Fundament-Gerüstrahmen-Fußes in den Meeresgrund wiedersteht und damit einen Erosionsschutz (Ausspülung) an der Basis des Fundament-Gerüstrahmens schafft.
  14. Verfahren zur Installation von Fundamenten in den Meeresgrund, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    Vorsehen einer Apparatur zur Installation von Fundamenten für Untersee-Strukturen mit mindestens einem Zuganker und Vorsehen der Apparatur mit Mitteln zum Einbetten des mindestens einen Zugankers in den Meeresgrund, wobei die Apparatur einen Fundament-Gerüstrahmen aufweist, der mit Ankermitteln versehen ist, der Fundament-Gerüstrahmen dazu bestimmt ist, eine Ausrüstung, wie beispielsweise eine EnergieUmformapparatur, sowie die Ankermittel zu unterstützten und mit dieser lösbar verbunden zu sein, wobei diese bei Verwendung in dem Meeresgrund eingebettet sind; und Vorsehen der Apparatur mit einem Installations- und Bohrrahmen, der Bohrmittel trägt, wobei der Installations- und Bohrrahmen abnehmbar mit dem Fundament-Gerüstrahmen verbindbar ist; wobei die Mittel zum Einbetten des mindestens einen Zugankers den Fundament-Gerüstrahmen umfassen; und den Installations- und Bohrrahmen; und wobei optional das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst:
    Vorsehen des Zugankers als einen hohlen Rohranker, wobei das mindestens eine Zuganker-Fundament dazu bestimmt ist, einen Bohrloch-Hammer sowie einen lösbaren Bohrkopf zur Installation des hohlen Rohrankers in den Meeresgrund zu umfassen.
  15. Verfahren zur Installation von Fundamenten in den Meeresgrund gemäß Anspruch 14, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    Anschließen des Fundament-Gerüstrahmens an den Installations- und Bohrrahmen;
    (a) Installieren des/der Bohrstränge auf dem Fundament-Gerüstrahmen; und des Installations- und Bohrrahmens und Anheben des Fundament-Gerüstrahmens; sowie des Installations- und Bohrrahmens mit installiertem Bohrgestänge auf dem Meeresgrund an einer geeigneten Bauplatzierung;
    (b) Manövrieren/Positionieren eines Zuleitungs-Schiffes über den Fundament-Gerüstrahmen; und den Installations- und Bohrrahmen;
    (c) Absenken eines Hebegerüsts über den Installations- und Bohrrahmen und den Fundament-Gerüstrahmen;
    (d) Ausrichten des Hebegerüsts mit dem Installations- und Bohrrahmen;
    (e) Betreiben von Hebevorrichtungen, sodass der Installations- und Bohrrahmen und der Fundamentrahmen zum Aufstellen des Installations- und Bohrrahmens und des Fundament-Gerüstrahmens an der gewünschten Stelle an einen Lastkahn (38) angeschlossen werden;
    (f) Betreiben der Winden auf dem Lastkahn, um so den Installations-und Bohrrahmen und den Fundament-Gerüstrahmen unterhalb des Lastkahns zu positionieren und die Gerüstrahmen unterhalb des Lastkahns seefest zu machen;
    (g) Übertragen der Versorgungsleitungen (50) der hydraulischen Leitungen und der Mörtelleitungen von der Anlegerstelle und Übertrag an das Befehlsschiff;
    (h) Vertäuen des Installations- und Bohrrahmens und des Fundament-Gerüstrahmens an der Aufstellungsstelle; und
    (i) Trennen der Verbindung von Meeresbefestigungen und Absenken des Fundament-Gerüstrahmens und des Installations- und Bohrrahmens an der Aufstellungsstelle zu dem Meeresgrund durch Betreiben des Hebegerüsts und der Winden auf dem Lastkahn; optionales Ausführen von Bohroperationen, um so den mindestens einen Zuganker in den Meeresgrund einzubetten, der auf dem Fundament-Gerüstrahmen vorgesehen ist; und wobei optional das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst:
    Betreiben des Schleppbootes (39), um den Lastkahn weg von der Aufstellungsstelle zu ziehen und Platzieren des Schleppbootes zur einer der Aufstell-Platzierung fernliegenden Stelle.
  16. Verfahren zur Installation von Fundamenten in den Meeresgrund nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte aufweist:
    Einführen einer vorbestimmten Menge an Mörtelmaterial in den Bereich um den Zuganker, der in den Meeresgrund einzubetten ist;
    ausreichendes Aushärten des Mörtels unter Einführen von Wasser in eine Rohreinpress-Kammer (28); und
    Schließen eines Entlüftungsventils (27) auf der Einpress-Kammer und Erhöhen des Wasserdruckes bis die zwischen dem Last-Bodenstein und dem Anker-Halt-Block aufgebrachte Last die vorbestimmte Prüfungslast erreicht hat; wodurch der oder jeder Zuganker kraftbeaufschlagt wird, um so den Einführ-Schuh in den Meeresgrund zu treiben.
  17. Verfahren zur Installation von Fundamenten in den Meeresgrund nach einem der Ansprüche 14 - 16, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte aufweist, bevor der oder jeder Anker kraftbeaufschlagt ist, um so den Einführ-Schuh in den Meeresgrund zu treiben:
    Einstellen des Wasserdrucks in der Einpress-Kammer durch Betreiben des Entlüftungsventils und Ausführen eines Testzyklus für den oder jeden Zuganker;
    und wenn alle Anker den Prüftest durchlaufen haben, Öffnen der Entlüftungsventile und Reduzierung der Last auf die Anker und zwar reduziert auf die bemessene Arbeitslast plus einem vorbestimmten Betrag, um sicherzustellen, dass der Anker während seinem Dienst nicht unbelastet wird, was in den Ankern zu Ermüdungsbelastungen führen kann; wobei optional das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist:
    Einführen von Mörtel in den Zwischenraum zwischen dem Teleskop-Abschnitt der Beine und dem Fundament-Gerüstrahmen, oder es wird ein Klinkenrad/Gewindeabschnitt mittels eines Druckkolbens auf dem Installations- und Bohrrahmen (40) genutzt.
  18. Verfahren zur Installation von Fundamenten in den Meeresgrund nach Anspruch 16, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst:
    wenn alle Anker-Schienen getestet und vorbelastet wurden, Transportieren des Lastkahns und des Hebegerüsts an die Einsatzstelle;
    Absenken des Hebegerüsts über die Installations- und Bohrrahmen, sodass die mechanischen Kopplungsmittel mit den Hebepunkten auf dem Installations- und Bohrrahmen zusammenwirken;
    Anklinken der mechanischen Kopplungsmittel, sodass die mechanischen Kopplungsmittel geöffnet werden;
    Winschen des Installations- und Bohrrahmens unter den Lastkahn, wobei die Verbindung des Fundament-Gerüstrahmens mit dem Meeresgrund verbleibt;
    Anbinden des Lastkahns an die Ablageplatzierung und Anbringen des nächsten Fundament-Gerüstrahmens/-Ankers;
    alternativ, Absenken des Installations- und Bohrrahmens an den Meeresgrund an eine geeigneten Stelle;
    Betätigen der mechanischen Kopplungsmittel, wodurch der Installations-Bohrrahmen von dem Hebegerüst Fundament-Gerüstrahmen gelöst wird;
    Rückgewinnung des Hebegerüsts an die Unterseite des Lastkahns;
    Entkoppeln der mechanischen Kopplungsmittel von dem Hebegerüst und Installieren der mechanischen Kopplungsmittel in den Maschinenhaus-/elektrischen Anschluss-Platte/Ausrichtung/Installations- und Bohrrahmen; und
    Winschen der Maschinenhaus-Installation (46) und des Bohrrahmens nach oben unter den Lastkahn.
  19. Verfahren zur Installation von Fundamenten in den Meeresgrund nach Anspruch 16, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst:
    Installieren einer Nass-Passungs-Anschlussplatte, j-Rohr mit Gelenk und einer Länge eines Exportkabels mit einem Trocken-Pass-Anschluss, der auf dem Shore-Ende installiert ist und Anheben zur Ausrichtung mit dem Installations- und Bohrrahmen;
    Überführen des Trocken-Pass-Anschlusses und des Kabelendes an ein Schiff, das mit einer Kabelausrüstung ausgerüstet ist, wobei der Trocken-Pass-Anschluss und das Kabel auf einer Antriebs-Trommel auf dem Verkabelungsschiff aufgewickelt sind;
    Schleppen des Aufstell-Umfeldes unter Einbezug eines Schlepp-Kahns, eines Aufstell-Lastkahns, Installations- und Bohrrahmen-Anschlüssen und der Kabel und eines Verkabelungsschiffes (51) an die Aufstellstelle;
    Absenken des j-Rohrs in eine vertikale Position entweder nahe zu dem bestimmten Fundament-Gerüstrahmen oder in einer geschützten Platzierungsstelle mit einer ausreichenden Wasser-Fahrtiefe zwischen dieser Lokation und dem Fundament-Gerüstrahmen;
    Abrollen von Kabel von dem Verkabelungsschiff oder Ändern der Position, um das Export-Kabel in der korrekten Spannung zu halten;
    Positionieren des Schleppschiffes stromaufwärts zum Fundament-Gerüstrahmen und der Haltestation;
    Absenken des Anschlussplatten-j-Rohres und Ausrichten und Installieren und Bohrrahmen auf eine Tiefe, dass die Ausrichtführungen (15) den Zentralturm kontaktieren können;
    Abwickeln des Vertäuungs-Seiles von dem Schlepper und Bewegen des Installations- und Bohrrahmens in Richtung zum Fundament-Gerüstrahmen;
    Betreiben der Ausricht-Führungen zum Führen und Zentralisieren der Anschlussplatte über den Fundament-Gerüstrahmen-Turm; und
    Bestätigen der Position des j-Rohres und der Anschlussplatte relativ zu dem Fundament-Gerüstrahmen unter Verwendung von Sensoren, Kameras und Ultraschall auf dem Installations- und Bohrrahmen.
  20. Verfahren zur Installation von Fundamenten in dem Meeresgrund nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst:
    wenn die Anschlussplatte und das j-Rohr in der korrekten Position sind, Absenken des Installations- und Bohrrahmens und Installieren der Anschlussplatte und des j-Rohres auf den Fundament-Gerüstrahmen;
    Halten des Export-Kabels in der korrekten Spannung durch Abwickeln von Kabel oder Ändern der Position des Verkabelungs-Schiffes;
    nach Bestätigung, dass die Anschlussplatte und das j-Rohr korrekt eingesetzt sind, ferner Antreiben des Installations- und Bohrrahmens und Lösen von der Anschlussplatte und dem j-Rohr
    Entkoppeln der Installation von dem Fundament-Gerüstrahmen
    nach Abtrennen des Fundament-Gerüstrahmens kann der Installations-und Bohrrahmen rückgewonnen und an den Lastkahn unter Wasser festgelegt werden;
    optional kann der Installations-Schlepper an dem Aufladebereich vertäut werden, um den nächsten Anschluss mit Verkabelungseinrichtung aufzunehmen oder ihn zu demobilisieren; und
    das Verkabelungsschiff kann nun das verbleibende Kabel auf den Meeresgrund ablegen oder ein vorabgelegtes Exportkabel mit Anschluss an das Schiffsdeck rückgewinnen; die elektrischen und mechanischen Verkopplungsmittel können formiert und das Kabel auf dem Meeresgrund abgelegt werden;
    Installieren einer Maschinenhaus-Installation und eines Ausricht-Gerüstrahmens an dem Vorort-Lastkahn; Anheben eines Maschinenhauses von der Ablade-Anlegestelle platziert in dem Maschinenhaus-Installations-Ausrichtrahmen; optional alternativ wird ein Maschinenhaus oder irgendeine Anzahl an Maschinenhäusern auf einen flachen Top-Lastkahn geladen, platziert in Transportrahmen und an einen Zwischenabladebereich an einer geschützten Platzierung, wobei dieser Abladebereich eine ausreichende Wassertiefe hat um einen oberirdischen Zwischenraum für den Installations-Lastkahn zur Verfügung zu stellen; bei Erreichen der Platzierung werden die Maschinenräume und Transportrahmen oben auf dem Meeresgrund zu vorbestimmten Stellen gehoben;
    Vertäuen des Installations-Lastkahns an den Zwischen-Abladebereich und Manövrieren über einen Maschinenraum und einer Haltestation über den Maschinenraum; Absenken der Maschinenrauminstallation und des Bohrrahmens von dem Installations-Lastkahn und Aufnehmen des Maschinenraums; und
    Winden des Maschinenraums und des Installations- und Bohrrahmens unter den Lastkahn mit einer Unterwasserbefestigung;
    Vertäuen des Lastkahns an dessen Fundament-Gerüstrahmenplatzierung und Haltestation nahe zu dem Tower und Entfernen von Seebefestigungen;
    Absenken des Installations- und Bohrrahmens, sodass die Ausricht-Führungen auf dem Installations- und Bohrrahmen niedrig genug sind, um den zentralen Tower zu kontaktieren, um so als eine Installationsführung zu wirken, jedoch nicht tief genug, dass die Turbinenklingen den Tower kontaktieren;
    Ablassen oder Rückgewinnung der Vertäuungs-Leitung, angeschlossen an den Installations-Lastkahn, sodass Ausrichtführungen den zentralen Tower kontaktieren, um den Maschinenraum über den zentralen Tower zu zentrieren;
    ferner Absenken des Maschineraums/der Installation und Bohrrahmen sodass der Maschinenraum ausgerichtet ist und auf der Nass-Passung-Anschlussplatte auf dem zentralen Tower sitzt;
    Absenken des Installations- und Bohrrahmens und Lösen von dem Maschinenraum; und des Schleppschiffes Rückgewinnen/Auslassen dessen Vertäuungsleitung zur Bewegung des Schleppkahns und somit Rückgewinnen des Gerüstrahmens weg von dem installierten Maschinenraum; und nach Abtrennen des Fundament-Gerüstrahmens/Maschinenraums kann der Installations- und Bohrrahmen für den Lastkahn zurückgewonnen werden.
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