EP4621132A1 - Eine auf mehreren miteinander verbundenen einzel-grundpfählen gegründete plattform - Google Patents

Eine auf mehreren miteinander verbundenen einzel-grundpfählen gegründete plattform

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Publication number
EP4621132A1
EP4621132A1 EP24164785.8A EP24164785A EP4621132A1 EP 4621132 A1 EP4621132 A1 EP 4621132A1 EP 24164785 A EP24164785 A EP 24164785A EP 4621132 A1 EP4621132 A1 EP 4621132A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
platform
support element
individual base
piles
connecting sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP24164785.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elmar Wisotzki
Stefan Dörfeldt
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.)
Tennet Tso GmbH
Original Assignee
Tennet Tso GmbH
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 Tennet Tso GmbH filed Critical Tennet Tso GmbH
Priority to EP24164785.8A priority Critical patent/EP4621132A1/de
Publication of EP4621132A1 publication Critical patent/EP4621132A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/02—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto
    • E02B17/027—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto steel structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0095—Connections of subsea risers, piping or wiring with the offshore structure

Definitions

  • the invention relates to a platform founded on several interconnected individual base piles, also referred to as monopiles, in particular designed as an offshore transformer or converter platform, in which the individual base piles are driven into the seabed and are connected by means of a connecting sleeve system, comprising at least one connecting sleeve and one supporting element, to accommodate the functional operating structure, also referred to as topside.
  • a connecting sleeve system comprising at least one connecting sleeve and one supporting element, to accommodate the functional operating structure, also referred to as topside.
  • the operational structure foundations founded on a single single base pile, consist of a central single base pile driven into the seabed and a connecting sleeve placed on top.
  • the connecting sleeve also serves to compensate for misalignments that may occur during the driving of the single base pile.
  • the gap of approximately 50 mm to 150 mm between the connecting sleeve and the single base pile is filled with high-strength concrete, thereby creating a pipe-in-pipe connection, also known as a grouted connection.
  • Such foundations offer the advantage of being relatively quick to install and requiring little preparatory work on the seabed.
  • the connection can be created using a ring flange connection or a steel slip joint. Another advantage is the low maintenance requirements after installation.
  • the foundation piles of the offshore platform are first driven into the seabed, and then the platform upper section is placed on the foundation piles, which are circular in cross-section and have an upper edge. It is also already known to provide a damping device with a so-called Leg Mating Unit (LMU) at the upper edge.
  • LMU Leg Mating Unit
  • a piling rig is used, which is supported on the seabed by extendable support legs.
  • the foundation piles are each guided through a dedicated piling template on the substation platform, so that the supports on the underside of the platform's upper section rest precisely on the ends of the foundation piles, and the platform's upper section forms the only structural connection between the foundation piles.
  • the EP 3 670 752 A1 relates to an offshore platform with at least one base pile with an inner support wall, which is shaped as a circumferential, circular ring-shaped flange such that a damping device rests on the flange.
  • the upper section of the platform has a support leg stump for each base pile and each damping device, which rests in the receptacle so that the support leg stumps support the entire weight directly on the base pile.
  • the respective damping device is placed on the flange with its pipe section and the pipe sections are shortened lengthwise so that the receptacles of the damping devices of the various support legs, facing away from the seabed, are at the same distance above the sea surface.
  • the invention is based on the object of creating a simple way to improve the load-bearing capacity, in particular the rigidity of the platform. At the same time, the assembly of the platform should be improved.
  • a platform is provided with a support element that is particularly polygonal in its basic shape, which is equipped in several corner regions with at least one connecting sleeve for a respective individual base pile and with several receptacles, each having at least one recess, for a projection of the supports of the operating structure, wherein the receptacles are arranged on the support element in such a way that the force flow resulting from a load, in particular the weight of the operating structure and dynamic environmental influences, acts on the support element and is transmitted by means of the support element to the connecting sleeve and distributed into the individual base piles.
  • the support element has an at least substantially flat upper support belt surface and a lower support belt surface that is substantially parallel thereto, so that the resulting multiple clamping of the connecting sleeves in the, for example, cuboid-shaped basic structure of the support element results in a significant improvement in the rigidity of the platform, which can be easily adapted to different conditions, in particular loads, by appropriately dimensioning the distance between the horizontal upper support belt surface and the lower support belt surface.
  • This also makes it possible to implement a modular concept in which, for example, three or more parallel support belt surfaces can be connected to one another in order to further increase strength.
  • the support belt surfaces can be designed to be congruent or identical, at least in their basic shape, in order to simplify the manufacturing process.
  • connecting sleeves are connected at least to the upper and lower chord surfaces, with the connecting sleeves preferably penetrating at least the lower chord surface.
  • the connecting sleeves can also be connected to other chord surfaces that may be present. This creates additional connection points that increase the strength of the structure.
  • the support element is also achieved by designing the support element, at least in sections, as a hollow body, thus achieving high flexural rigidity and torsional strength in its construction. Furthermore, this allows the support element to achieve sufficient buoyancy and thus floatability in a not completely flooded state, which allows for easy transport by towing.
  • the support element can also accommodate functional elements, such as cabling, piping, air conditioning, or other connections, inside.
  • the support element is constructed from several hollow body-shaped basic elements with a polygonal cross-sectional shape arranged in a common plane, with adjacent basic elements enclosing an angle between 60° and 120°.
  • the basic elements form, for example, rectangular cross-sections, which can be adapted to different requirements, in particular by changing the cross-sectional dimensions as well as the lengths. can be easily adapted.
  • the basic elements can be universally prefabricated and already equipped with the usual connecting elements, especially cabling and fixing elements.
  • the support element comprises several basic elements connected in a closed ring arrangement leads to optimal results, although additional bracing, for example, diagonal bracing, is of course not excluded.
  • additional bracing for example, diagonal bracing
  • the ring shape of the support element also produces good results for soil conditions where there is no lateral support in the soil layers near the seabed.
  • Another, equally promising embodiment of the invention is also achieved by equipping at least some of the receptacles with a pre-installed damping device, which can be implemented, for example, as part of a Leg Mating Unit (LMU).
  • the damping device is designed to lower the operating structure onto the support element by damping loads occurring during positioning and preventing potential damage.
  • a preferably pourable or flowable pressure transmission medium is discharged until direct contact is established between the projection and the cylindrical wall of the recess.
  • variants of the invention can be implemented in which the number of receptacles for the projections of the operating structure and the number of individual base piles differ from one another or are arranged at a distance on the support element transversely to their respective main axes. In this case, several recesses can also be provided for alternative use.
  • a variant of the invention is also particularly advantageous in which the recess of each receptacle is arranged at least substantially coaxially with one of the connecting sleeves, thus avoiding undesirable tilting or bending moments, particularly in the event of a one-sided load acting during assembly.
  • connection elements in particular connection cables, in particular within an interior space defined in the support element, in order to enable in particular a problem-free electrical installation of the preferred transformer or converter platform through the support element.
  • a further, equally practical modification of the present invention is also realized by equipping the connecting sleeve with a cable pull-in aid that can be used, in particular, along a guide in different positions on a cable platform.
  • a cable platform known as a cable hang-off platform is arranged concentrically to the connecting sleeve in the connecting sleeve, allowing multiple submarine cables to be secured in a circular arrangement.
  • the cable pull-in aid designed, for example, as a cable winch, enables circumferential use via a circular guide, such as a rail guide or a suspension.
  • the submarine cables exit at the bottom through a respective opening in the circumferential surface of the individual ground pile.
  • the openings are evenly distributed, particularly around the perimeter, and arranged at different heights relative to the ground to ensure sufficient spacing between the submarine cables. This ensures a helical routing of the submarine cables between the opening and the cable platform, particularly through the use of additional retaining devices.
  • several supporting elements can be combined as a substructure of the operating structure in different relative positions to each other, whereby a direct connection of adjacent supporting elements is not necessary, so that the force connection can take place exclusively via the operating structure.
  • the invention permits various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is illustrated in the drawing and described below.
  • a platform 1 according to the invention in an embodiment as a transformer platform with a grouted connection is described below with reference to the Figures 1 to 7 described in more detail.
  • the platform 1 comprises a total of eight individual ground piles 2 driven into the ground, with four individual ground piles 2 being firmly connected by a common support element 3.
  • the respective support element 3 has a corresponding number of connecting sleeves 4 for fixing the individual ground piles 2, which are also referred to as transition pieces and are designed as a pipe-in-pipe connection for fixing each individual ground pile 2.
  • the connecting sleeves 4 on the support element 3 also serve to correct the position.
  • the connecting sleeve 4 has an oversize compared to the individual base pile 2 to be fixed, and the annular gap between the connecting sleeve 4 and the individual base pile 2 accommodated therein allows for limited inclination compensation, deviating from a coaxial orientation, if necessary.
  • the set relative position is permanently fixed by a pressure-resistant filling compound.
  • the operating structure 5, also referred to as the topside, is mounted on the two support elements 3.
  • the operating structure 5 has several supports (not shown), each with a downward-facing projection, which serves to fix the operating structure 5 to the corresponding support element 3 in a force-fitting and form-fitting manner.
  • the support element 3 has a polygonal basic shape and is designed, at least in sections, as a hollow body with a largely flat upper support chord surface 6 and a lower support chord surface 7 running parallel thereto, to which the connecting sleeves 4 are permanently connected.
  • the support chord surfaces 6, 7 are formed by four cuboid base elements 8 with a rectangular cross-section arranged in a common plane and connected at a right angle. Different polygonal arrangements for a different number of individual base piles 2 can be realized as required.
  • the base elements 8 thus form a ring-shaped, closed structure with a central opening.
  • a plurality of recesses 9 for the projections (not shown) of the operating structure 5 are arranged coaxially to the connecting sleeves 4 on the support element 3.
  • An essential aspect of the invention is that the flow of forces resulting primarily from the weight of the operating structure 5 but also from dynamic external load effects is introduced from the operating structure 5 into the support element 3.
  • this load effect can have a reinforcing effect on the connection between the support element 3 and the individual base piles 2 connected to it, in particular in the transition area of the pipe-in-pipe connection of the connecting sleeves 4, and is further promoted by the respective angular compensation between the connecting sleeve 4 and the individual base pile 2.
  • the axial preferential load-bearing effect of the connection and individual base piles is used to transfer the load of the operating structure, resulting in savings or increased capacity. Furthermore, changing loads, in particular load changes in the force transmitted from the operating structure 5 to the supporting element 3, do not result in a resulting, undesirable one-sided or asymmetrical force acting on the individual base piles 2, thus also precluding any change in the relative position of the individual base piles 2 during use of the platform 1, for example, due to inclination or settlement.
  • a rigid support element 3 is achieved for the first time in combination with a tolerance-capable connection to the individual base piles 2 and the possibility of accommodating pre-installed means for tolerance compensation, for example by hydraulic rams, in which at the same time extensive pre-equipment with secondary steel (access systems, corrosion protection) and integrated cabling (pre-equipment) within the structure is achieved.
  • the recesses 9 are additionally equipped with a damping device 10, also referred to as a leg mating unit (LMU).
  • the damping device 10 is designed to reduce the load peaks that occur when the operating structure 5 is lowered onto the support element 3 and to prevent possible damage.
  • a chamber 11 of the recess 9 contains a pourable or flowable pressure transmission medium (not shown in detail), which is slowly drained from the chamber 11 until the end position of the projections in the respective recess 9 is reached.
  • damping device 10 can also be equipped with friction-reducing cushions, such as Teflon pads, for simplified installation using the conventional float-over and lifting assembly technique.
  • friction-reducing cushions such as Teflon pads
  • Two superimposed work platforms 18 serve for cable termination.
  • a cable platform 12 for a plurality of submarine cables 13 is shown, which are led out through several openings 14 distributed at different heights along the circumference of the individual ground pile 2 in the area near the ground of the individual ground pile 2.
  • the cable platform 12 is equipped with a cable pulling aid 15, which can be moved along a circular guide 16 designed as a rail into different positions according to the predetermined arrangement of the respective submarine cable 13.
  • compensation points 17 serve to compensate for height differences during installation before grouting or concreting.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine auf mehreren miteinander verbundenen Einzel-Grundpfählen (2) gegründete Plattform, mit einer Verbindungshülse (4) zur Verbindung mit einem jeweiligen Einzel-Grundpfahl (2) und mit einer Betriebsstruktur, das an seiner Unterseite mehrere Vorsprünge zur Fixierung in einer Ausnehmung an einem Tragelement (3) aufweist. Das Tragelement (3) hat mehrere hohlkörperförmige Grundelemente, die eine ringförmig geschlossene, polygonale Struktur mit einer zentralen Aussparung bilden. Dadurch entsteht infolge der Gewichtskraft der Betriebsstruktur (5) und äußerer Lasteinwirkungen ein Kraftfluss von dem Betriebsstruktur (5) in das Tragelement (3) und von diesem in die Einzel-Grundpfähle (2), was sich je nach Verbindungsart verstärkend auf die Verbindung zwischen dem Tragelement (3) und den damit verbundenen Einzel-Grundpfählen (2) auswirken kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine auf mehreren miteinander verbundenen, auch als Monopiles bezeichneten Einzel-Grundpfählen gegründete, insbesondere als eine Offshore Umspann- oder Konverterplattform ausgeführte Plattform, bei der die Einzel-Grundpfähle in den Meeresboden gerammt sind und mittels eines Verbindungshülsensystems, zumindest aufweisend eine Verbindungshülseund ein Tragelement, verbunden sind zur Aufnahme der, auch als Topside bezeichneten, funktionalen Betriebsstruktur.
  • Die auf einem einzigen Einzel-Grundpfahl gegründeten Betriebsstrukturaufnahmen bestehen aus dem zentralen Einzel-Grundpfahl, der in den Meeresboden gerammt wird und einer oben aufgesetzten Verbindungshülse. Die Verbindungshülse dient auch zum Ausgleich von Fehlstellungen, die beim Rammen des Einzel-Grundpfahls entstehen können, indem der Zwischenraum von etwa 50 mm bis 150 mm zwischen der Verbindungshülse und dem Einzel-Grundpfahl mit einem hochfesten Beton ausgegossen und dadurch eine Rohr-in-Rohr-Steckverbindung erzeugt wird, die auch als Grout-Verbindung bezeichnet wird. Solche Fundamente bieten den Vorteil, dass sie relativ schnell zu installieren sind und am Meeresboden nur geringe Vorarbeiten notwendig werden. Alternativ kann die Verbindung auch über eine Ringflanschverbindung oder eine stahlbauliche Steckverbindung "slip joint" hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist der geringe Wartungsaufwand nach der Installation.
  • Durch den Ausbau der Windenergie im Offshore-Bereich werden Umspannplattformen oder Konverterplattformen erforderlich. Auf den Umspannplattformen wird der von den einzelnen Windenergieanlagen erzeugte Strom transformiert und durch ein Seekabel an Land weitergeleitet.
  • Die meisten Offshore-Plattformen bestehen derzeit aus einer Betriebsstruktur, einer Tragstruktur, umfassend ein Fachwerk (Jacket), und einer Grundpfahlgründung. Allerdings ist das Eigengewicht des Jackets inzwischen derart erhöht, dass diese beim Transport und bei der Installation sehr schwierig zu handhaben sind. Zudem weisen solche Gründungsstrukturen große Angriffsflächen für Wellensysteme auf und erzeugen daher konstruktionsbedingt hohe Lasten.
  • Bei der Montage werden zunächst die Grundpfähle der Offshore-Plattform im Meeresboden gegründet und danach das Plattformoberteil auf die Grundpfähle aufgesetzt, die im Querschnitt kreisförmig ausgeführt sind und einen oberen Rand aufweisen. Es ist auch bereits bekannt, an dem oberen Rand eine Dämpfungseinrichtung mit einer sogenannten Leg Mating Unit (LMU) vorzusehen.
  • Bei einer Umspannplattform gemäß der EP 3 530 814 B1 wird ein Rammgerät verwendet, das mittels ausfahrbarer Stützbeine auf dem Meeresboden abgestützt wird. Die Grundpfähle werden jeweils durch eine ihnen zugeordnete Rammschablone der Umspannplattform geführt, sodass die Auflagen an der Unterseite des Plattformoberteils exakt auf den Grundpfahlenden aufliegen und das Plattformoberteil die einzige konstruktive Verbindung zwischen den Grundpfählen bildet.
  • Die EP 3 670 752 A1 betrifft eine Offshore-Plattform mit wenigstens einem Grundpfahl mit einer innenwandig angeordneten Abstützung, die als umlaufender, kreisringförmiger Flansch so ausgeformt ist, dass sich eine Dämpfungseinrichtung mit der Auflage auf dem Flansch abstützt. Das Plattformoberteil weist für jeden Grundpfahl und jede Dämpfungseinrichtung einen Stützbeinstumpf auf, der in der Aufnahme aufliegt, sodass diese sich über die Stützbeinstümpfe direkt mit ihrem gesamten Gewicht auf dem Grundpfahl abstützt. Zunächst werden mehrere Grundpfähle gerammt und die horizontalen Positionen, insbesondere ihre relative Lage zueinander, bestimmt. Dann wird die jeweilige Dämpfungseinrichtung mit ihrem Rohrabschnitt auf dem Flansch aufgesetzt und die Rohrabschnitte in Längsrichtung so gekürzt, dass die meeresbodenabseitigen Aufnahmen der Dämpfungseinrichtungen der verschiedenen Stützbeine einen gleichen Abstand oberhalb der Meeresoberfläche aufweisen.
  • Ferner beschreibt die DE 10 2018 104 328 A1 die Gründung einer Übertragungsplattform, bei der mehrere Grundpfähle in den Meeresboden gerammt werden und jeweils eine Hülse über die Grundpfähle gestülpt wird, wobei benachbarte Hülsen durch ein Gestänge miteinander positionsfest verbunden sind. Ein Plattformoberteil wird über die oberen meeresabseitigen Enden der Grundpfähle oberhalb der Auflagestücke der zugeordneten Hülsen verfahren und liegt danach auf den Grundpfählen auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Möglichkeit zur Verbesserung der Belastbarkeit, insbesondere der Steifigkeit der Plattform, zu schaffen. Zugleich soll die Montage der Plattform verbessert werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Plattform gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß ist also eine Plattform mit einem in seiner Grundform insbesondere polygonalen Tragelement vorgesehen, welches in mehreren Eckbereichen mit zumindest einer Verbindungshülse für einen jeweiligen Einzel-Grundpfahl ausgestattet ist und mit mehreren, zumindest eine Ausnehmung aufweisenden Aufnahmen für jeweils einen Vorsprung der Auflagen der Betriebsstruktur, wobei die Aufnahmen an dem Tragelement derart angeordnet sind, dass der Kraftfluss infolge einer Lasteinwirkung, insbesondere der Gewichtskraft der Betriebsstruktur und dynamischer Umgebungseinflüsse, auf das Tragelement wirkt und mittels des Tragelements auf die Verbindungshülse übertragen und in die Einzel-Grundpfähle verteilt eingeleitet wird. Indem erfindungsgemäß einerseits das Tragelement von der Gewichtskraft der Betriebsstruktur belastet und andererseits die wirkende Kraft durch dieBetriebsstruktur mittels der jeweiligen Verbindungshülse auf die verschiedenen Einzel-Grundpfähle übertragen wird, ist eine bisher unerreichbare Steifigkeit und somit Belastbarkeit der Plattform realisierbar, indem durch das Tragelement infolge der wirkenden Kraft die Einzel-Grundpfähle gegeneinander verspannt und in ihrer jeweiligen Position und Orientierung fixiert werden. Zugleich erfolgt ein Lastausgleich mit einer gleichmäßigen Krafteinleitung in die verschiedenen Einzel-Grundpfähle. Indem die Verbindungshülsen der Einzel-Grundpfähle quer zur Haupterstreckungsebene des Tragelements orientiert sind, führt die Gewichtskraft zu einer Verbesserung der Aussteifung gegenüber einwirkenden Querkräften, die somit von der Struktur zuverlässig aufgenommen werden können. Dabei hat es sich gezeigt, dass durch die in der Praxis unvermeidliche, nicht exakt parallele Orientierung der Einzel-Grundpfähle eine Verbesserung der gegenseitigen Abstützung erreicht wird. Die Flexibilität der Einzel-Grundpfähle erlaubt einen einfachen Ausgleich der unvermeidlichen, nicht exakt parallelen Orientierung, im Vergleich zu deutlich in sich steiferen Fachwerkstrukturen (Jackets). Indem das Tragelement als Teil eines Verbindungshülsensystems optimiert ist, können die Einbautoleranzen der Einzel-Grundpfähle innerhalb eines bestimmten Bereichs problemlos ausgeglichen werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass das Tragelement eine zumindest im Wesentlichen ebene obere Traggurtfläche und eine hierzu im Wesentlichen parallele untere Traggurtfläche aufweist, sodass durch die so geschaffene mehrfache Einspannung der Verbindungshülsen in der hierbei beispielsweise quaderförmigen Grundstruktur des Tragelements eine wesentliche Verbesserung der Steifigkeit der Plattform erreicht wird, die in einfacher Weise durch eine geeignete Bemessung des Abstands der horizontalen oberen Traggurtfläche von der unteren Traggurtfläche an unterschiedliche Bedingungen, insbesondere Belastungen angepasst werden kann. Dadurch lässt sich zugleich auch ein modulares Konzept realisieren, bei dem beispielsweise drei oder mehr parallele Traggurtflächen miteinander verbunden werden können, um so die Festigkeit noch weiter zu erhöhen. Weiterhin können die Traggurtflächen zumindest in ihrer Grundform kongruent oder auch baugleich ausgeführt werden, um so den Herstellungsprozess zu vereinfachen.
  • Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Verbindungshülsen zumindest mit der oberen Traggurtfläche und der unteren Traggurtfläche verbunden sind, wobei die Verbindungshülsen vorzugsweise zumindest die untere Traggurtfläche durchdringen. Selbstverständlich können die Verbindungshülsen zusätzlich auch mit gegebenenfalls vorhandenen weiteren Traggurtflächen verbunden sein. Hierdurch ergeben sich zusätzliche, die Festigkeit der Struktur erhöhende Verbindungsstellen.
  • Eine weitere, ebenfalls besonders praxisgerechte Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass das Tragelement zumindest abschnittsweise als ein Hohlkörper ausgeführt ist, um so bereits konstruktiv eine hohe Biegesteifigkeit und Torsionsfestigkeit zu erreichen. Zudem lässt sich dadurch bei dem Tragelement in einem nicht vollständig gefluteten Zustand eine ausreichende Auftriebskraft und somit Schwimmfähigkeit erreichen, welche einen einfachen Transport durch Schleppen ermöglicht. Selbstverständlich kann das Tragelement in seinem Inneren auch Funktionselemente, wie beispielsweise zur Verkabelung, Verrohrungen und Klimatisierung oder sonstige Anschlüsse, aufnehmen.
  • Gemäß einer anderen besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Tragelement aus mehreren in einer gemeinsamen Ebene angeordneten hohlkörperförmigen Grundelementen mit polygonaler Querschnittsform aufgebaut, wobei benachbarte Grundelemente einen Winkel zwischen 60° und 120° einschließen. Die Grundelemente bilden beispielsweise Rechteckquerschnitte, die an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere durch Änderung der Querschnittsabmessungen sowie auch der Längen, problemlos angepasst werden können. Zudem können die Grundelemente universell vorgefertigt und bereits mit den üblichen Anschlusselementen, insbesondere Verkabelungen und Fixierelementen, ausgestattet sein.
  • Dabei hat sich bereits gezeigt, dass eine vorteilhafte Variante, bei der das Tragelement mehrere in einer ringförmig geschlossenen Anordnung verbundene Grundelemente aufweist, zu optimalen Ergebnissen führt, wobei zusätzliche, beispielsweise diagonal verlaufende Verstrebungen selbstverständlich nicht ausgeschlossen sind. Durch die Ringform des Tragelements ergeben sich gute Ergebnisse auch für solche Bodenverhältnisse, bei denen es in den seebodennahen Bodenschichten keine seitliche Bodenabstützung gibt.
  • Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass zumindest einzelne der Aufnahmen mit einer vorinstallierten Dämpfungseinrichtung ausgestattet sind, die beispielsweise als Bestandteil einer Leg Mating Unit (LMU) ausgeführt sein können, wobei die Dämpfungseinrichtung dazu bestimmt ist, die Betriebsstruktur auf das Tragelement abzusenken, indem bei der Positionierung auftretende Lasten durch die Dämpfungseinrichtung gedämpft und mögliche Beschädigungen vermieden werden. Nach dem Absenken des Vorsprungs in die mit der Dämpfungseinrichtung ausgestattete Aufnahme wird ein vorzugsweise rieselfähiges oder fließfähiges Druckübertragungsmedium abgeführt, bis ein direkter Kontakt zwischen dem Vorsprung und der zylindrischen Wandung der Ausnehmung entstanden ist.
  • Es sind vorteilhafte Varianten der Erfindung realisierbar, bei welcher die Anzahl der Aufnahmen für die Vorsprünge der Betriebsstruktur und die Anzahl der Einzel-Grundpfähle voneinander abweichen oder quer zu ihrer jeweiligen Hauptachse beabstandet an dem Tragelement angeordnet sind. Dabei können auch mehrere Ausnehmungen zur alternativen Verwendung vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist hingegen auch eine Variante der Erfindung, bei welcher die Ausnehmung jeder Aufnahme zumindest im Wesentlichen koaxial zu einer der Verbindungshülsen angeordnet ist, sodass unerwünschte Kipp- oder Biegemomente, insbesondere bei einer während der Montage auftretenden einseitigen Lasteinwirkung, vermieden werden.
  • Eine weitere besonders praxisnahe Weiterbildung der Erfindung wird auch dann erreicht, wenn das Tragelement insbesondere innerhalb eines in dem Tragelement begrenzten Innenraums vorinstallierte Anschlusselemente, insbesondere Anschlussleitungen, aufweist, um so insbesondere eine problemlose elektrische Installation der bevorzugten Umspann- oder Konverterplattform durch das Tragelement zu ermöglichen.
  • Eine weitere, ebenfalls besonders praxisgerechte Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass die Verbindungshülse mit einer insbesondere entlang einer Führung in unterschiedlichen Positionen an einer Kabelplattform nutzbaren Kabeleinzugshilfe ausgestattet ist. Hierzu ist in der Verbindungshülse eine als Kabel-Hang-Off-Plattform bezeichnete Kabelplattform konzentrisch zu der Verbindungshülse angeordnet, wobei mehrere Seekabel in einer Kreisanordnung fixiert werden können. Die beispielsweise als Seilwinde ausgeführte Kabeleinzugshilfe ermöglicht eine umlaufende Nutzung durch eine kreisförmige Führung, beispielsweise eine Schienenführung oder eine Aufhängung.
  • Die Seekabel treten im unteren Bereich durch eine jeweilige Öffnung in der Umfangsfläche des Einzel-Grundpfahls aus, wobei die Öffnungen insbesondere am Umfang gleichverteilt und in unterschiedlichen Höhen in Bezug auf den Grund angeordnet sind, um so einen ausreichenden Abstand zwischen den Seekabeln zu gewährleisten. Dadurch wird eine helixförmige Führung der Seekabel zwischen der Öffnung und der Kabelplattform insbesondere auch mittels zusätzlicher Haltemittel sichergestellt.
  • Vorzugsweise lassen sich mehrere Tragelemente als Unterkonstruktion der Betriebsstruktur in unterschiedlichen relativen Positionen zueinander kombinieren, wobei eine direkte Verbindung benachbarter Tragelemente nicht erforderlich ist, sodass der Kraftschluss ausschließlich über die Betriebsstruktur erfolgen kann.
  • Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
  • Diese zeigt in
    • Fig. 1
    eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Plattform mit einer Betriebsstruktur, Tragelementen und mehreren Einzel-Grundpfählen;
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung der in Figur 1 gezeigten Plattform;
    Fig. 3
    eine perspektivische Darstellung des in Figur 1 gezeigten Tragelements mit Verbindungshülsen;
    Fig. 4
    eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Verbindungshülse;
    Fig. 5
    eine weitere perspektivische Darstellung der Verbindungshülse;
    Fig. 6
    eine Prinzipdarstellung der Kabelführung innerhalb eines Einzel-Grundpfahls;
    Fig. 7
    eine Draufsicht auf eine Kabelplattform zur Kabelführung.
  • Eine erfindungsgemäße Plattform 1 in einer Ausführung als Umspannplattform mit einer grouted Verbindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 7 näher beschrieben. Wie insbesondere in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, umfasst die Plattform 1 insgesamt acht in den Grund eingetriebenen Einzel-Grundpfähle 2, wobei jeweils vier Einzel-Grundpfähle 2 durch ein gemeinsames Tragelement 3 fest verbunden sind. Hierzu hat das jeweilige Tragelement 3 zur Fixierung der Einzel-Grundpfähle 2 eine entsprechende Anzahl von Verbindungshülsen 4, die auch als Transition Piece bezeichnet werden und die als eine Rohr-in-Rohr-Verbindung zur Fixierung eines jeweiligen Einzel-Grundpfahls 2 ausgeführt sind.
  • In an sich bekannter Weise dienen die Verbindungshülsen 4 an dem Tragelement 3 zugleich der Lagekorrektur, indem die Verbindungshülse 4 ein Übermaß gegenüber dem zu fixierenden Einzel-Grundpfahl 2 besitzt und der Ringspalt zwischen der Verbindungshülse 4 und dem darin aufgenommen Einzel-Grundpfahl 2 bedarfsweise einen begrenzten Neigungsausgleich, abweichend von einer koaxialen Orientierung, gestattet. Durch eine druckfeste Füllmasse wird die eingestellte relative Position dauerhaft fixiert.
  • Auf den beiden Tragelementen 3 ist die auch als Topside bezeichnete Betriebsstruktur 5 aufgesetzt. Hierzu hat die Betriebsstruktur 5 mehrere nicht gezeigte Auflagen mit jeweils einem nach unten weisenden Vorsprung, welcher zur kraft- und formschlüssigen Fixierung der Betriebsstruktur 5 an dem entsprechenden Tragelement 3 dient.
  • Das Tragelement 3 hat eine polygonale Grundform und ist mindestens abschnittsweise als ein Hohlkörper ausgeführt mit einer weitgehend ebenen oberen Traggurtfläche 6 und einer hierzu parallel verlaufenden unteren Traggurtfläche 7, mit denen die Verbindungshülsen 4 unlösbar verbunden sind. Die Traggurtflächen 6, 7 sind durch vier in einer gemeinsamen Ebene angeordnete quaderförmige Grundelemente 8 mit rechteckigem Querschnitt gebildet, die in einem rechten Winkel verbunden sind, wobei abweichende polygonale Anordnungen für eine abweichende Anzahl von Einzel-Grundpfählen 2 bedarfsweise realisierbar sind. Die Grundelemente 8 bilden auf diese Weise eine ringförmig geschlossene Struktur mit einer zentralen Öffnung.
  • Wie in den Figuren 3 bis 5 zu erkennen ist, sind mehrere Ausnehmungen 9 für die nicht gezeigten Vorsprünge der Betriebsstruktur 5 jeweils koaxial zu den Verbindungshülsen 4 an dem Tragelement 3 angeordnet. Ein wesentlicher erfindungsgemäßer Aspekt besteht darin, dass der Kraftfluss infolge der vornehmlich durch die Gewichtskraft der Betriebsstruktur 5 aber auch durch dynamische äußere Lasteinwirkungen entstehenden Kräfte von der Betriebsstruktur 5 in das Tragelement 3 eingeleitet werden. Diese Lasteinwirkung kann je nach Verbindungsart verstärkend auf die Verbindung zwischen dem Tragelement 3 und den damit verbundenen Einzel-Grundpfählen 2, insbesondere auch im Übergangsbereich der Rohr-in-Rohr-Verbindung der Verbindungshülsen 4 wirken, und wird durch den jeweiligen Winkelausgleich zwischen der Verbindungshülse 4 und dem Einzel-Grundpfahl 2 noch begünstigt.
  • Anders als beim Stand der Technik wird die axiale Vorzugstragwirkung von Verbindung und Einzel-Grundpfählen für den Lastabtrag der Betriebsstruktur eingesetzt, womit Einsparung oder Kapazitätssteigerung einhergehen. Veränderte Belastungen, insbesondere Lastwechsel bei der von der Betriebsstruktur 5 auf das Tragelement 3 übertragenen Kraft, führen zudem auch nicht zu einer resultierenden, unerwünschten einseitigen oder asymmetrischen Krafteinwirkung auf die Einzel-Grundpfähle 2, sodass auch eine Änderung der Relativposition der Einzel-Grundpfähle 2 während der Nutzung der Plattform 1, beispielsweise durch Schrägstellungen oder Setzungen, ausgeschlossen ist.
  • Erfindungsgemäß wird erstmals ein biegesteifes Tragelement 3 in Kombination mit einer toleranzfähigen Verbindung zu den Einzel-Grundpfählen 2 und der Möglichkeit zur Aufnahme von vorinstallierten Mitteln zum Toleranzausgleich, beispielsweise durch Hydraulikstempel, erreicht, bei dem zugleich eine weitgehende Vorausrüstung mit Sekundärstahl (Zugangssysteme, Korrosionsschutz) und einer integrierten Verkabelung (Vorausrüstung) innerhalb der Konstruktion erreicht wird.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Ausnehmungen 9 zusätzlich mit einer auch als Leg Mating Unit (LMU) bezeichneten Dämpfungseinrichtung 10 ausgestattet, wobei die Dämpfungseinrichtung 10 dazu bestimmt ist, beim Absenken der Betriebsstruktur 5 auf das Tragelement 3 die auftretenden Lastspitzen zu reduzieren und mögliche Beschädigungen zu vermeiden. Hierzu enthält eine Kammer 11 der Ausnehmung 9 ein nicht weiter dargestelltes rieselfähiges oder fließfähiges Druckübertragungsmedium, welches langsam aus der Kammer 11 abgelassen wird, bis die Endposition der Vorsprünge in der jeweiligen Ausnehmung 9 erreicht ist.
  • Darüber hinaus kann die Dämpfungseinrichtung 10 beispielsweise auch mit reibungsmindernden Kissen, beispielsweise Teflonpads, zur vereinfachten Installation mittels der an sich bekannten Montagetechnik durch Float-over und Lifting ausgestattet sein. Zwei übereinander angeordnete Arbeitsplattformen 18 dienen der Kabelterminierung.
  • In den Figuren 6 und 7 ist eine Kabelplattform 12 für eine Vielzahl von Seekabeln 13 gezeigt, die durch mehrere, an der Umfangsfläche des Einzel-Grundpfahls 2 in unterschiedlichen Höhen am Umfang verteilte Öffnungen 14 im bodennahen Bereich des Einzel-Grundpfahls 2 nach außen geführt sind. Die Kabelplattform 12 ist für die Zuführung und Installation der Seekabel 13 mit einer Kabeleinzugshilfe 15 ausgestattet, die entlang einer kreisförmig angeordneten, als Schiene ausgeführten Führung 16 in unterschiedliche Positionen entsprechend der vorbestimmten Anordnung des jeweiligen Seekabels 13 verfahrbar ist. Weiterhin dienen Ausgleichspunkte 17 zum Höhenausgleich bei der Installation vor der Vergroutung oder dem Betonieren.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Plattform
    2
    Einzel-Grundpfahl
    3
    Tragelement
    4
    Verbindungshülse
    5
    Betriebsstruktur
    6
    Traggurtfläche
    7
    Traggurtfläche
    8
    Grundelement
    9
    Ausnehmung
    10
    Dämpfungseinrichtung
    11
    Kammer
    12
    Kabelplattform
    13
    Seekabel
    14
    Öffnung
    15
    Kabeleinzugshilfe
    16
    Führung
    17
    Ausgleichspunkt
    18
    Arbeitsplattform

Claims (10)

  1. Eine mit zumindest drei Einzel-Grundpfählen (2) verbundene, insbesondere als eine Umspann- oder Konverterplattform ausgeführte Plattform (1) mit mehreren Verbindungshülsen (4) zur Verbindung eines jeweiligen Einzel-Grundpfahls (2) mit der Plattform (1), einer Betriebsstruktur (5) und mehreren, jeweils einen Vorsprung aufweisenden Auflagen an der Unterseite der Betriebsstruktur (5), gekennzeichnet durch ein in seiner Grundform insbesondere polygonales Tragelement (3), welches insbesondere in Eckbereichen mit zumindest einer der Verbindungshülse (4) für einen jeweiligen Einzel-Grundpfahl (2) ausgestattet ist und mit mehreren eine Ausnehmung (9) aufweisenden Aufnahmen für jeweils einen Vorsprung der Auflagen der Betriebsstruktur (5), wobei die Aufnahmen an dem Tragelement (3) derart angeordnet sind, dass der Kraftfluss infolge der Lasteinwirkung der Betriebsstruktur (5) und/oder äußerer Krafteinwirkungen auf das Tragelement (3) wirkt und mittels des Tragelements (3) auf die Verbindungshülse (4) übertragen sowie in die Einzel-Grundpfähle (2) eingeleitet wird.
  2. Plattform (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (3) eine zumindest im Wesentlichen ebene obere Traggurtfläche (6) und eine hierzu im Wesentlichen parallele, durch Stege verbundene untere Traggurtfläche (7) aufweist.
  3. Plattform (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (4) zumindest mit der oberen Traggurtfläche (6) und der unteren Traggurtfläche (7) verbunden sind.
  4. Plattform (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (3) zumindest abschnittsweise als ein Hohlkörper ausgeführt ist.
  5. Plattform (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (3) mehrere in einer ringförmig geschlossenen Anordnung verbundene Grundelemente (8) aufweist.
  6. Plattform (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Grundelemente (8) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und eine polygonale Querschnittsform aufweisen.
  7. Plattform (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen mit einer Dämpfungseinrichtung (10) ausgestattet sind.
  8. Plattform (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (9) der Aufnahmen zumindest im Wesentlichen koaxial zu einer jeweiligen Verbindungshülse (4) angeordnet sind.
  9. Plattform (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (3) insbesondere innerhalb eines zwischen den äußeren Traggurtflächen (6, 7) begrenzten Innenraums vorinstallierte Anschlusselemente, insbesondere Anschlussleitungen, aufweist.
  10. Plattform (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (4) mit einer insbesondere entlang einer Führung (16) in unterschiedlichen Positionen an einer Kabelplattform (12) nutzbaren Kabeleinzugshilfe (15) ausgestattet ist.
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Citations (4)

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DE102018104328A1 (de) 2018-02-26 2019-08-29 Overdick Gmbh & Co. Kg Offshore-Plattform mit wenigstens einem Rammpfahl
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EP3530814B1 (de) 2018-02-26 2023-06-14 Tractebel Overdick GmbH Verfahren zur gründung einer umspannplattform und gründungsset für umspannfplattform
CN219637861U (zh) * 2023-01-17 2023-09-05 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种适用于海上风电的模块化制氢平台

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