CN102817362A - 用于产生水下地基元件的方法、用于水下地基元件的调整头和水下工作布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于产生水下地基元件的方法、用于水下地基元件的调整头和水下工作布置。一种用于在水体底部中产生水下地基元件的方法，其中，用于引导钻孔工具的工作平台下放到水体底部，利用钻孔工具，向水体底部内引入钻孔且桩形水下地基元件布置于钻孔中且锚固于其中。实现了精确对准，因为：在桩形水下地基元件上固定测量单元，通过该测量单元，确定桩形水下地基元件的位置数据，以及因为根据所确定的位置数据，在锚固之前，依靠在工作平台上的至少一个定位装置来设定水下地基元件的位置。根据本发明，测量单元布置于调整头上。

Description

用于产生水下地基元件的方法、用于水下地基元件的调整头和水下工作布置

技术领域

本发明涉及一种用于在水体底部中产生水下地基元件的方法，其中，用于引导钻孔工具的工作平台下放到水体底部，利用钻孔工具，向水体底部内引入钻孔且将桩(pile)形水下地基元件布置于钻孔中且锚固于其中。

而且，本发明涉及用于将桩形水下地基元件锚固于水体底部中的水下工作布置，其包括可潜水的工作平台和布置于工作平台上用于水下地基元件的接收装置。

背景技术

这种方法和这种工作布置可从EP 2 322 724 A1得到。利用这些，地基元件能以可靠方式在水下锚固于水体底部中。这种类型的地基元件例如用于将离岸风力发电设施或潮汐发电站的流涡轮锚固于海中。

这种类型的另一方法从GB 2 469 190 A已知。由于在水下极其困难的工作条件，存在以下问题：桩形地基元件示出了微小的位置偏差量，例如，相对于竖直达若干度。如果例如长度高达100 m的风力发电设施的杆直立于这种地基元件上，在地基元件的小偏差的情况下，将存在整个设施的相对大的倾斜。

为了避免这种倾斜，已知将补偿装置布置于地基元件与将固定于其上的杆之间。利用这种补偿装置，地基元件的位置不准确性能被补偿。但是，这种补偿装置成本较高且构成整个构造的弱化处。特别而言，补偿装置可机械地易损坏或者相对于盐水中的腐蚀性条件易损坏。

发明内容

本发明是基于提供用于产生水下地基元件的方法的目的，利用这种方法，能以较高的位置准确度产生这种地基元件。而且，本发明的目的在于提供一种水下工作布置以及用于该水下工作布置的调整头。

一方面由具有权利要求1的特征的方法实现这个目的。关于调整头，另一方面由具有权利要求5的特征的用于水下地基元件的调整头来实现这个目的。具有权利要求10的特征的水下工作布置实现了关于该工作布置的目的。

根据本发明的方法的特征在于：在桩形水下地基元件上固定测量单元，通过该测量单元，确定桩形水下地基元件的位置数据，并且该方法的特征在于根据所确定的位置数据，在锚固之前，依靠在工作平台上的至少一个定位装置来设定水下地基元件的位置。

 本发明的基本构思在于以下事实：测量单元直接固定于水下地基元件上，利用该测量单元，确定地基元件的位置。因此，作为对经由工作平台的位置而执行间接位置确定的替代，实现地基元件的直接且因此很精确的位置确定。根据所确定的位置数据，水下地基元件的位置然后在锚固之前，依靠在工作平台上的至少一个定位装置，更特别而言，若干液压缸来调整。只要测量单元指示了水下地基元件的期望精确位置，地基元件即相对于工作平台固定于此位置且随后锚固于水体底部中，特别地通过引入硬化悬浮液，特别是混凝土。

因此，能产生具有关于位置的很窄公差范围的水下地基元件。这允许杆或其它设施或构造无需补偿装置凸缘安装或紧固到地基元件上。以此方式，实现该设施的很稳定并且也很健壮的总体构造。

基本上，可设想在地基元件上以固定方式提供测量单元作为损失(lost)测量单元。根据本发明，特别高效的是：测量单元可释放地固定到水下地基元件的上部区域，且在设定之后，再次从水下地基元件释放并移除。以此方式，测量单元能多次采用使得很高品质和高精度的测量仪器能用于该测量单元。

此外，根据本发明，优选地，依靠用于设定水下地基元件的位置的至少一个定位装置，生成定位力，该定位力经由调整头和/或工作平台的接收装置传输到水下地基元件。特别而言，调整头能够可释放地紧固到桩形地基元件的上侧。调整头具有相对应的联接元件，特别是驱动器，通过该联接元件，定位装置能以限定方式传输其定位力，特别是绕纵向轴线的扭转运动到地基元件。优选地，横向位置变化经由大致鼓形接收装置传输到地基元件，其中，桩形地基元件被接收并引导。为此目的，接收装置优选地以可移动的方式支承于工作平台的基础框架上且能经由定位装置来调整。以此方式，能精确地实施水下地基元件的甚至很小的位置变化。

根据本发明，特别有利地，经由控制装置来控制定位装置，控制装置与测量单元一起布置于调整头上。以此方式，测量单元的测量结果能直接传输到定位装置，使得水体底部中的水下地基元件的快速且可靠的调整能够发生。

根据本发明，还提供：用于水下地基元件的调整头，其与基部支承件布置在一起；连接装置，其将调整头可释放地连接到水下地基元件；至少一个测量单元，其布置于基部支承件上用于确定水下地基元件的位置数据；以及附连装置，其用于将调整头附连并保持在连接管线上。

按照如上文所述的根据本发明的方法，调整头能以限定的方式刚性地固定到地基元件上。优选地，提供定心装置，利用定心装置，将调整头带进地基元件上的限定位置。此处，连接装置可例如具有液压张力夹钳。调整头经由连接管线连接到补给船。为此目的，附连装置设计成在调整头的上侧，该附连装置用于将调整头附连并且保持到连接管线上。除用于机械紧固的钩形元件之外，还提供用于电线、液压流体管线和数据线的相对应的附连件。

根据本发明实现地基元件的良好调整，因为提供至少一个联接元件，其用于建立调整头与接收该水下地基元件的工作平台之间的连接。以此方式，能经由调整头来实现地基元件的调整。地基元件搁置于钻孔底部使得定位力能以特别有效的方式经由布置于地基元件的上侧上的调整头来传输。

根据本发明，特别优选地，经由联接元件，定位力能从工作平台上的定位装置传输到调整头和所连接的水下地基元件。定位装置能具有一个或若干液压缸，其活塞直接作用于调整头上。或者，经由调整头，能建立到工作平台且特别而言到工作平台的鼓形接收装置的刚性连接。为了调整，那么能发生接收装置和/或工作平台总体的平移，例如通过具备液压缸的水体底部上的工作平台的接触脚。

调整头的特别有用的实施例根据本发明由以下事实得到：附连装置设计成传输电能、液压能、控制信号和/或流体用于将水下地基元件锚固于水体底部中。因此，调整头不仅构成用于机械对准地基元件的元件，而且还提供多种功能，包括测量和传递硬化流体，诸如水泥悬浮液到管形地基桩内用于在对准之后的锚固目的。

因此，本发明的优选实施例在于以下事实：附连装置具有到管形水下地基元件的内腔内用于硬化流体的通路。

关于水下工作布置，通过相对应的工作布置来实现该目的，其特征在于，在水下地基元件上，固定给定调整头，用于确定位置数据，且在这一点上提供至少一个定位装置，利用定位装置，可根据所确定的位置数据来调整在接收装置中的水下地基元件的位置。因此，实现了在水体底部中水下地基元件的先前所述的高精度对准。

根据本发明，优选实施例在于以下事实：作为定位装置，提供：扭转装置，其用于使桩形水下地基元件绕中心轴线扭转；提升装置，其用于在中心轴线的纵向调整水下地基元件；和/或，倾斜装置，其在中心轴线的横向调整水下地基元件。通过在工作平台上相对应的定位装置，水下地基元件能精确地对准，同时仍由工作平台上的鼓形接收装置包围。扭转装置包括夹持环，夹持环能依靠水平定向的定位缸绕钻孔轴线扭转。优选地，扭转运动经由鼓形接收装置传输到调整头且因此传输到地基元件。

鼓形接收装置也用于在引入钻孔期间引导钻孔工具。为了调整地基元件，可调整该接收装置。可选地，能相对于钻孔工具的引导位置修改形成鼓形接收装置内部的元件，从而允许足够的空间来调整和改变水下地基元件在鼓形接收装置内的位置。

基本上，能根据调整头的测量数据，经由在补给船上的外部控制装置实现地基元件的对准。根据本发明，特别优选地提供控制装置，其用于控制至少一个定位装置。在水下工作布置或调整头上的这种控制装置允许高度精确地对准地基元件。

附图说明

本发明还将经由优选实施例描述，优选实施例在附图中示意性地说明，在附图中示出：

图1为根据本发明的水下工作布置的示意图；

图2为关于图1的水下工作布置的透视示意图；

图3为水下地基元件的头部区域；

图4为根据本发明具有调整头的水下工作布置；以及

图5为根据本发明的调整头的示意侧视图。

具体实施方式

根据本发明，根据图1，为了在水体底部5中产生水下地基元件10，工作平台30作为水下工作布置20从补给船6下放到海床5。经由可调整的接触元件26，水下工作布置20水平对准。随后，钻孔经由钻孔工具（未描绘）引入水体底部5内。在从水下工作布置20移除钻孔工具之后，管形水下地基元件10插入于鼓形接收装置32内且在钻孔中放置于钻孔底部上，也在图4中示出。

在该情况下经由经附连装置50和调整头40与水下地基桩10的上侧联接的供应线70，水下地基桩10连接到海面2上的补给船6。供应线70经由在补给船6上的绞盘8促动，供应线70包括用于保持调整头40的钢绳和另外的供应线。经由在补给船6上的控制装置7，从海面2上实现经由供应线70对调整头40的控制和经由连接件72对水下工作布置20的控制。

在图2中示出了根据本发明的水下工作布置20的工作平台30的示范性实施例。用钢梁形成工作平台30的大致三角形的基础框架31，在其上布置接触元件（未图示），更特别而言为液压缸，用于放置到水体底部5上。经由三个对角支柱22，基础框架31的拐角区域牢固地连接到板形平台头24。在平台头24和基础框架31上布置环形保持元件用于鼓形接收装置32，在此处未描绘。在平台头24上，设有第一液压促动筒夹34，其用于建立用于到插入的水下地基元件10的到接收装置32的牢固连接。

第二筒夹36也设计成在工作平台30上，在此情况下，第二筒夹36能由三个水平布置的扭转缸62促动以便使得液压夹持接收装置32随着水下地基元件10扭转。为了构成定位装置60，也可促动所有三个扭转缸62，使得它们不仅导致绕中心轴线11的扭转运动而且也导致相对于中心轴线11的所需倾斜。以此方式，能进行插入的水下地基元件10在水体底部5的钻孔中的精确对准。在精确地调整了水下地基元件10之后，自行硬化的流体然后能引入到钻孔内用于最终锚固。在锚固了水下地基元件10之后，水下工作布置20然后能完全从锚固的水下地基元件10释放并再次移除。

为了精确地对准水下地基元件10，根据本发明提供调整头40，其结合图3至图5更详细地描述。

在水下地基元件10的上部区域中，布置圆锥形桩头12，其经由基部14牢固地连接到地基元件10的圆柱形区域。在桩头12的上端，布置了带有三个中心孔18的突伸板形剑状物16。根据图4和图5的说明，调整头40放置到桩头12的上端且经由仅示意性地描绘的连接装置44牢固地锚固于桩头12上的限定位置。为此目的，连接装置44具有液压定位缸，未图示，利用该液压定位缸，定心销接合到剑状物16上的中心孔18内，并且由此建立牢固的形式锁定连接。

根据本发明的调整头40具有板形基部支承件42，基部支承件42搁置于桩头12的上侧上。在基部支承件42的上侧上布置有测量单元46和控制装置48。测量单元46配备多个位置传感器使得其能确定水下地基元件10的精确位置并且特定而言相对于竖直的偏差。经由固定联接的元件54，能经由调整头40建立到水下工作布置20的额外稳定连接。无论测量单元46的确定的测量数据如何，在水下工作布置20上的至少一个定位装置60能经由控制装置48促动，控制装置48经由供应线70连接到补给船6上的控制件7，使得水下地基元件10的位置相对于工作平台30变化。

在到达钻孔中水下地基元件10的期望精确位置时，例如水泥悬浮液经由附连装置50（在图5中仅示意性地指示)依靠悬浮液供应通过调整头40从补给船6引入到管形水下地基元件10的内部。为此目的，设计到达水下地基元件10内的通路56。在完成了水下地基元件10的锚固之后，调整头40从水下地基元件10释放且经由供应线70取回到补给船6。之后，水下工作布置20从水下地基元件10释放且经由连接件72移除。

Claims (12)

1.一种用于在水体底部中产生水下地基元件的方法，其中：

-用于引导钻孔工具的工作平台被下放到所述水体底部，

-利用所述钻孔工具，向所述水体底部内引入钻孔，以及

-将桩形水下地基元件布置于所述钻孔中且锚固于其中，

其中，

-在所述桩形水下地基元件上固定测量单元，通过所述测量单元，确定所述桩形水下地基元件的位置数据，以及

-根据确定的位置数据，在锚固之前，依靠在所述工作平台上的至少一个定位装置来设定所述水下地基元件的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述测量单元可释放地固定于所述水下地基元件的上部区域上，且在设置之后，再次从所述水下地基元件释放并移除。

3.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

依靠用于设定所述水下地基元件的位置的至少一个定位装置生成定位力，其经由调整头和/或所述工作平台的接收装置传输到所述水下地基元件。

4.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

经由控制装置来控制所述定位装置，所述控制装置与所述测量单元一起布置于所述调整头上。

5.一种用于水下地基元件的调整头，包括：

-基部支承件，

-连接装置，其用于将所述调整头可释放地连接到所述水下地基元件，

-至少一个测量单元，其布置于所述基部支承件上用于确定所述水下地基元件的位置数据，以及

-附连装置，其用于将所述调整头附连并保持到连接管线上。

6.根据权利要求5所述的调整头，

其特征在于，

提供至少一个联接元件，其用于建立所述调整头与接收所述水下地基元件的工作平台之间的连接。

7.根据权利要求6所述的调整头，

其特征在于，

经由所述联接元件，定位力能从在所述工作平台上的定位装置传输到所述调整头和连接的水下地基元件。

8.根据权利要求5所述的调整头，

其特征在于，

所述附连装置被设计成传输电能、液压能、控制信号和/或流体，用于将所述水下地基元件锚固于所述水体底部中。

9.根据权利要求5所述的调整头，

其特征在于，

所述附连装置具有到管形水下地基元件的内腔用于硬化流体的通路。

10.一种用于将桩形水下地基元件锚固于水体底部中的水下工作布置，包括：

-可潜水的工作平台，以及

-接收装置，其布置于用于所述水下地基元件的工作平台上，

其中，

-在所述水下地基元件上，固定根据权利要求5所述的调整头用于确定位置数据，以及

-提供至少一个定位装置，利用所述至少一个定位装置，能根据所述确定的位置数据来调整所述接收装置中所述水下地基元件的位置。

11.根据权利要求10所述的水下工作布置，

其特征在于，

作为定位装置，提供：

-扭转装置，其用于使得所述桩形水下地基元件绕中心轴线扭转，

-提升装置，其用于在所述中心轴线的纵向调整所述水下地基元件，和/或，

-倾斜装置，其在所述中心轴线的横向调整所述水下地基元件。

12.根据权利要求10所述的水下工作布置，

其特征在于，

提供控制装置，其用于所述至少一个定位装置。

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