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Die Erfindung betrifft ein Schraubfundament zur Montage auf einem Gewässerboden gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Montieren eines Schraubfundaments auf einem Gewässerboden.
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Die Realisierung von Fundamenten im Offshore-Bereich, und damit die Realisierung von Fundamenten auf einem Gewässerboden, wie beispielsweise einem Meeresboden, Seeboden oder Flussboden bringt wegen der besonderen Anforderungen im Offshore-Bereich besondere Schwierigkeiten mit sich. So muss zum einen das Fundament von einem Schiff aus oder zumindest von einer von dem Gewässerboden weit entfernten Plattform aus auf dem Gewässerboden verlegt werden, was zum einen wegen der sich durch die Wassertiefe ergebenden Distanz zwischen Schiff bzw. Plattform und Gewässerboden schwierig ist und zum anderen wegen der zumeist schwimmenden, und damit nicht verschiebungsfesten Plattform, von der aus die Montage durchgeführt werden muss, problematisch ist. Darüber hinaus kann Wellengang die Montagearbeiten erschweren. Weiterhin weist der Gewässerboden zumeist eine zu geringe Tragfähigkeit auf, als dass auf ihm ein Fundament direkt aufgesetzt werden könnte, so dass eine Verankerung des Fundaments tief in dem Gewässerboden erforderlich ist. Dies gilt umso mehr für Fundamente, die Zugkräfte aufnehmen müssen, beispielsweise wegen Verankerung schwimmender Elemente an den Fundamenten und/oder wegen der Windkraft, die an auf den Fundamenten montierten Elementen wirkt. Den besonderen Anforderungen im Offshore-Bereich wird durch verschiedene Ausgestaltungen speziell für den Offshore-Bereich entwickelter Fundamente Rechnung getragen. So sind beispielsweise Schwergewichtsfundamente bekannt, die einen extrem schweren großflächigen Grundkörper aufweisen, der auf dem Meeresboden abgesetzt wird und üblicherweise mit weiterem Ballast versehen wird. Solche Schwergewichtsfundamente sind jedoch zum einen äußerst schwer von einem Schiff aus zu verlegen und eignen sich zum anderen nur für solche Gewässerböden, die eine ausreichende Festigkeit und damit ausreichende Tragfähigkeit aufweisen. Insbesondere bei hohen Wassertiefen sind solche Schwergewichtsfundamente jedoch kaum verwendbar. Weiterhin ist die Realisierung von Fundamenten mittels Rammpfählen bekannt. Bei diesen Fundamenten werden zunächst von einem Schiff oder einer anderen Plattform aus Pfähle tief in den Gewässerboden gerammt, wonach dann ein Fundamentkörper auf die eingerammten Pfähle aufgesetzt wird. Durch die Verwendung von ausreichend vielen und ausreichend langen Rammpfählen können solche Fundamente auch auf Gewässerböden mit geringer Festigkeit montiert werden. Allerdings gestaltet sich das Einrammen der Rammpfähle schwierig, wobei insbesondere eine präzise Einstellung der Rammtiefe und der Ausrichtung der Rammpfähle schwierig ist. Eine solche Einstellung ist jedoch oftmals zwingend erforderlich, damit ein Fundamentkörper, der nach dem Einrammen der Pfähle auf die Rammpfähle aufgesetzt wird, auf gewünschte Art und Weise ausgerichtet ist, d. h. sich in einer gewünschten Lage relativ zum Gewässerboden befindet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fundament zur Montage auf dem Gewässerboden bereitzustellen, das möglichst einfach und präzise auf dem Gewässerboden montierbar ist und das insbesondere zumindest eines der beschriebenen Probleme und Nachteile herkömmlicher zur Montage auf einem Gewässerboden geeigneter Fundamente zumindest teilweise behebt. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Montieren eines Schraubfundaments auf einem Gewässerboden von einem Schiff, Hubschiff oder einer anderen schwimmenden Plattform aus bereitzustellen, das eine möglichst einfache und zuverlässige Montage des Schraubfundaments auf dem Gewässerboden von einem Schiff, Hubschiff oder einer anderen schwimmenden Plattform aus ermöglicht und insbesondere zumindest eines der beschriebenen Probleme herkömmlicher Montageverfahren zumindest teilweise behebt.
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Als eine Lösung zumindest einer der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben schlägt die Erfindung ein Schraubfundament zur Montage auf einem Gewässerboden mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Das erfindungsgemäße Schraubfundament umfasst mehrere Schraubanker, die jeweils eine Schraubankerspitze an einem Ende in Längsrichtung aufweisen. Die Schraubanker weisen jeweils einen von der Schraubankerspitze aus in Längsrichtung verlaufenden Gewindeabschnitt mit einem in einer Längsrichtung verlaufenden Gewinde auf. Der Gewindeabschnitt beginnt somit an der Schraubankerspitze und setzt sich in Längsrichtung entlang des Schraubankers über einen Abschnitt in Längsrichtung fort. Durch das in Längsrichtung verlaufende Gewinde ist gewährleistet, dass jeder der Schraubanker mit seiner Schraubankerspitze auf dem Gewässerboden aufgesetzt werden kann und durch Rotation um die Längsrichtung in den Gewässerboden eingeschraubt werden kann unter Eindringung in den Gewässerboden entlang der Längsrichtung. Erfindungsgemäß weist das Schraubfundament einen Grundkörper auf, über den die Schraubanker miteinander verbunden sind unter Festlegung ihrer jeweiligen Position zum Grundkörper in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung, wobei die Schraubanker in dem Grundkörper drehbar gelagert fixiert sind. Dadurch, dass die jeweilige Position der Schraubanker relativ zum Grundkörper fixiert ist, sind auch die Positionen der Schraubanker zueinander in der Ebene senkrecht zur Längsrichtung festgelegt. Dabei sind die Schraubanker in dem Grundkörper drehbar gelagert fixiert, insbesondere drehbar um eine Achse parallel zur Längsrichtung, damit die Schraubanker über eine Drehung relativ zum Grundkörper in den Gewässerboden geschraubt werden können, nachdem sie mit ihren Schraubankerspitzen auf dem Gewässerboden aufgesetzt wurden.
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In einer Ausführungsform sind die Schraubanker in dem Grundkörper so fixiert, dass eine Translation der Schraubanker relativ zum Grundkörper jeweils ausgeschlossen ist. In einer Ausführungsform sind die Schraubanker relativ zum Grundkörper so fixiert, dass ein Verkippen der Schraubanker relativ zum Grundkörper um eine Achse, die zumindest mit einer Komponente senkrecht auf der Längsrichtung steht, ausgeschlossen ist. In einer Ausführungsform sind die Schraubanker relativ zu dem Grundkörper so fixiert, dass ihre Position relativ zum Grundkörper auch in der Längsrichtung festgelegt ist. Die Fixierung der Schraubanker relativ zum Grundkörper kann über herkömmliche Fixierungsmaßnahmen erfolgen. Beispielsweise können in dem Grundkörper Durchführungen mit Klemmlagern vorgesehen sein, über die die Schraubanker positionsfest zum Grundkörper gehalten sind. Beispielsweise können die Schraubanker einen senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Absatz aufweisen, wobei ein Lager mit dem Absatz und dem Grundkörper verschraubt wird zum Gewährleisten der Fixierung. Beispielsweise kann der Grundkörper eine hohlzylinderförmige Durchführung aufweisen, die mit einem zylinderförmigen Fixierungsabschnitt eines Schraubankers korrespondiert, wobei der Schraubanker zum Gewährleisten der Fixierung relativ zum Grundkörper mit seinem Fixierungsabschnitt von einer ersten Seite aus durch die hohlzylinderförmige Durchführung des Grundkörpers durchgeführt wird, bis sich der Fixierungsabschnitt auf der gegenüberliegenden zweiten Seite aus der Durchführung heraus erstreckt, wobei der Fixierungsabschnitt auf der zweiten Seite durch bekannte Maßnahmen gesichert wird zum Verhindern eines Herausgleitens des Schraubankers aus der Durchführung, beispielsweise durch einen massiven Splint, das Vorsehen von Kontermuttern, einem Klemmaufsatz oder ähnlichem. Bei einer entsprechenden Sicherung des Schraubankers an der ersten Seite des Grundkörpers kann beispielsweise auch eine Fixierung des Grundkörpers relativ zum Grundkörper in Längsrichtung gewährleistet sein.
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Das erfindungsgemäße Schraubfundament bringt eine Vielzahl an Vorteilen mit sich. Zum einen kann durch das Vorsehen eines Grundkörpers mit mehreren über den Grundkörper miteinander verbundenen Schraubankern, die senkrecht zur Längsrichtung über den Grundkörper verteilt angeordnet sind, eine besonders präzise und einfache Ausrichtung des Grundkörpers relativ zum Gewässerboden bei der Montage des Schraubfundaments erfolgen. Zum anderen sind über die Fixierung der Schraubanker relativ zum Grundkörper die Schraubanker an dem Grundkörper abgestützt, was überhaupt erst das Einschrauben der Schraubanker in den Gewässerboden ermöglicht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für das Einschrauben eines Schraubankers stets ein Drehmoment aufgebracht werden muss, das entsprechend an dem Drehantrieb anliegt, mit dem der Schraubanker eingeschraubt wird. Bei dem Vorsehen eines Drehantriebs auf einem Schiff ist somit das Einschrauben eines einzelnen Schraubankers nicht möglich, da das für das Einschrauben erforderliche Drehmoment an dem Drehantrieb anliegen würde und zu einem Gieren des Schiffes führen würde. Daher können auf dem Festland üblicherweise eingesetzte Einbringungsverfahren für Schraubanker auch nicht im Offshore-Bereich verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Schraubfundament hingegen sind mehrere Schraubanker vorgesehen, die durch die Verbindung über den Grundkörper auch zueinander fixiert sind. So kann beispielsweise ein Drehantrieb an dem Grundkörper selbst abgestützt werden unter Ableitung des zum Schrauben erforderlichen Drehmoments an den Grundkörper. Dabei kann beispielsweise das von dem Drehantrieb aufgrund des Einschraubens eines der Schraubanker an den Grundkörper abgeleitete Drehmoment dadurch kompensiert werden, dass ein anderer Schraubanker in der entgegengesetzten Richtung eingeschraubt wird unter Erzeugung eines entgegengesetzten Drehmoments, das ebenfalls an den Grundkörper abgeleitet wird, so dass effektiv an dem Grundkörper kein oder zumindest nur ein geringes bis vernachlässigbares Drehmoment anliegt und somit der Grundkörper unbewegt relativ zum Gewässerboden in seiner Position verbleibt. Beispielsweise kann das Drehmoment, das durch einen Drehantrieb während des Einschraubens eines Schraubankers an den Grundkörper abgeleitet wird, über die übrigen Schraubanker, deren Schraubankerspitze bereits in Kontakt mit dem Gewässerboden steht und zumindest alleine wegen der Gewichtskraft abschnittsweise in den Gewässerboden eingedrungen ist, von dem Grundkörper aus auf dem Gewässerboden abgeleitet werden. Darüber hinaus bringt die vorliegende Erfindung den besonderen Vorteil mit sich, dass ein Drehantrieb an dem Grundkörper abgestützt werden kann und somit von dem Grundkörper aus ein Drehmoment auf die Schraubanker aufgebracht werden kann, so dass kein langes, teures und schwer handzuhabendes, torsionsfestes Element zur Übertragung eines Drehmoments über eine weite Distanz erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit überhaupt erst die Realisierung eines Schraubfundaments für den Offshore-Bereich, das dann über die Verschraubungsmöglichkeit gegebene Vorteile mit sich bringt. Beispielsweise kann darüber eine präzise und einfache Durchführung des Einbringens und Fixierens des Schraubfundaments in den Gewässerboden ermöglicht sein, was die entsprechende präzise Ausrichtung des Grundkörpers des Schraubfundaments erlaubt. Ferner kann hierüber ein besonders geräuscharmes Einbringen und Fixieren des Fundaments ermöglicht sein, wodurch das erfindungsgemäße Schraubfundament einen besonderen Vorteil gegenüber herkömmlichen Fundamenten für den Offshore-Bereich, insbesondere gegenüber mittels Rammpfählen fixierten Fundamenten, aufweisen kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Geräuschentwicklung beim Einrammen von Rammpfählen eine erhebliche Umweltbelastung darstellt, insbesondere für Fische und Wale, so dass üblicherweise aufwändige und kostspielige Geräuschdämpfungsmaßnahmen getroffen werden müssen, wie beispielsweise durch das Vorsehen eines Blasenschleiers. Da das erfindungsgemäße Schraubfundament mittels geräuscharmen Einschraubens fixiert wird, verringert sich der Bedarf an Geräuschdämpfungsmaßnahmen entsprechend. Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßes Schraubfundament durch Ausschrauben leicht demontiert werden, wodurch ein Rückbau wesentlich einfacher durchführbar ist als bei einer Fixierung mittels Rammpfählen.
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In einer Ausführungsform weisen die Schraubanker jeweils einen Fixierungsabschnitt auf, wobei jeder Schraubanker mit seinem Fixierungsabschnitt in einem Halteabschnitt des Grundkörpers zumindest mit Bezug auf eine Kraft senkrecht zur Längsrichtung kraftschlüssig zum Grundkörper gelagert ist. Der Fixierungsabschnitt des Schraubankers ist somit korrespondierend zu dem Halteabschnitt des Grundkörpers ausgebildet. Der Halteabschnitt des Grundkörpers kann beispielsweise als Durchführung, insbesondere als hohlzylinderförmige Durchführung, ausgebildet sein, während der Fixierungsabschnitt als Zylinder ausgebildet ist, wobei der Innendurchmesser der Durchführung passgenau zu dem Außendurchmesser des Fixierungsabschnitts ausgebildet sein kann. Der Fixierungsabschnitt kann beispielsweise ein Lagerteil aufweisen, wobei der Halteabschnitt ein korrespondierendes Lagerteil aufweist, wobei die Lagerteile miteinander verschraubt werden können zum Gewährleisten der Fixierung des Schraubankers relativ zum Grundkörper. Durch die kraftschlüssige Lagerung des Schraubankers relativ zum Grundkörper kann eine Kraftübertragung vom Schraubanker zum Grundkörper besonders zuverlässig erfolgen, so dass die Ableitung eines Drehmoments von dem Grundkörper auf den Schraubanker zuverlässig erfolgen kann.
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Besonders bevorzugt sind die Schraubanker in dem Grundkörper unter Festlegung ihrer Position in der Längsrichtung relativ zum Grundkörper fixiert. Dies kann den Vorteil mit sich bringen, dass die Lage des Grundkörpers relativ zum Gewässerboden über kontrolliertes Ein- und Ausschrauben der Schraubanker besonders präzise und zuverlässig kontrolliert und eingestellt werden kann, da dann durch das Einschrauben und insbesondere Ausschrauben eines Schraubankers, was mit einem Einbringen bzw. Ausbringen des Schraubankers in den Gewässerboden entlang der Längsrichtung gleichgesetzt werden kann, stets eine Lageveränderung des Grundkörpers relativ zum Gewässerboden einhergeht.
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In einer Ausführungsform sind die Schraubanker über den Grundkörper senkrecht zur Längsrichtung fixiert unter Ausbildung einer Schraubankeranordnung, die gleichmäßig um eine in Längsrichtung verlaufende zentrale Achse verteilt ist. Die gleichmäßige Verteilung kann für eine gleichmäßige Fixierung des Grundkörpers über die Schraubanker an dem Gewässerboden vorteilhaft sein. Darüber hinaus kann die gleichmäßige Verteilung zum gleichmäßigen Ableiten eines Drehmoments, das an dem Grundkörper aufgrund des Abstützens eines Drehantriebs, der einen Schraubanker antriebt, anliegt, vorteilhaft sein. Beispielsweise kann eine solche gleichmäßige Verteilung der Schraubankeranordnung darüber realisiert sein, dass mindestens zwei, insbesondere mindestens drei der Schraubanker auf einem Kreis liegen, der senkrecht zur Längsrichtung in einer Ebene verläuft und durch dessen Mittelpunkt die zentrale Achse tritt. Beispielsweise kann die gleichmäßige Verteilung dadurch realisiert sein, dass drei der Schraubanker die drei Ecken eines gleichseitigen Dreiecks bilden, durch dessen Mittelpunkt die zentrale Achse verläuft. Beispielsweise kann die gleichmäßige Anordnung dadurch realisiert sein, dass vier der Schraubanker die Ecken eines Quadrates bilden, durch dessen Mittelpunkt die zentrale Achse verläuft. Beispielsweise kann die gleichmäßige Anordnung dadurch realisiert sein, dass zwei der Schraubanker achsensymmetrisch zur zentralen Achse angeordnet sind. Beispielsweise kann eine gleichmäßige Anordnung dadurch realisiert sein, dass die Schraubankeranordnung symmetrisch zu einer Rotation um die zentrale Achse um einen bestimmten Winkel, beispielsweise um 90°, ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein System umfassend ein Schraubfundament nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie eine Drehantriebseinheit, die an dem Grundkörper des Schraubfundaments befestigbar und an die Mehrzahl, insbesondere an sämtliche der Schraubanker ankoppelbar ist und zum gleichzeitigen Drehen dieser angekoppelten Schraubanker ausgebildet ist. Durch die Befestigung der Drehantriebseinheit an dem Grundkörper kann besonders zuverlässig sichergestellt sein, dass ein aufgrund des Antriebs eines Schraubankers an der Drehantriebseinheit anliegendes Drehmoment an den Grundkörper abgeführt wird, wobei es aufgrund des Zusammenspiels zwischen den Schraubankern und dem Grundkörper zu einer Abführung des Drehmoments in den Gewässerboden und/oder zu einer zumindest teilweisen wechselseitigen Aufhebung des Drehmoments kommt. Die Drehantriebseinheit ist insbesondere so mit dem Grundkörper korrespondierend ausgebildet, dass sie über eine korrespondierende Befestigungseinrichtung so an dem Grundkörper befestigbar ist, dass ein an der Drehantriebseinheit anliegendes Drehmoment über die Befestigungsvorrichtung an den Grundkörper ableitbar ist. Die Befestigungsvorrichtung kann insbesondere zum Realisieren einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Grundkörper und Drehantriebseinheit ausgebildet sein. Das System kann insbesondere die Drehantriebseinheit umfassen. In einer Ausführungsform ist die Drehantriebseinheit an dem Grundkörper lösbar befestigbar und somit nach erfolgter Befestigung wieder demontierbar. Die Drehantriebseinheit kann beispielsweise ferngesteuert lösbar an dem Grundkörper befestigbar sein, so dass die Befestigung ferngesteuert, beispielsweise von einem Schiff aus, lösbar ist. Hierzu können fernsteuerbare Befestigungsvorrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise umfassend ferngesteuerte Klemmmechanismen oder fernsteuerbare elektrische Motoren zum Gewährleisten einer ferngesteuert lösbaren Schraubverbindung oder ferngesteuert hydraulisch lösbare Bajonettverschlüsse. In einer Ausführungsform sind Zugelemente, wie beispielsweise Seile oder Streben, an der demontierbaren Antriebseinheit montiert, über die die Drehantriebseinheit nach erfolgter Demontage vom Schiff aus zurück auf das Schiff gebracht werden kann. Hierzu werden bevorzugt Zugelemente mit einer Länge vorgesehen, die länger als die Gewässertiefe ist, damit während eines Verlegeschritts, während dessen das System vom Schiff aus auf den Gewässerboden abgesetzt wird, ein Ende der Zugelemente an Bord des Schiffes verbleiben kann, während das andere Ende an der Drehantriebseinheit befestigt ist.
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In einer Ausführungsform weisen die Schraubanker einen Werkzeuganschluss auf, wobei die Drehantriebseinheit einen korrespondierenden Werkzeuganschluss aufweist, der an dem Werkzeuganschluss der Schraubanker ankoppelbar ist. In einer Ausführungsform sind Drehantriebseinheit und Schraubfundament so zueinander korrespondierend ausgebildet, dass bei der Befestigung der Drehantriebseinheit an dem Schraubfundament gleichzeitig die Ankopplung der Drehantriebseinheit an die Schraubanker erfolgt. Die Drehantriebseinheit kann erfindungsgemäß über eine Entfernung über Versorgungsleitungen antreibbar sein. Dadurch kann gewährleistet sein, dass die Versorgungsleitungen von dem Schiff, Hubschiff oder einer schwimmenden Plattform aus die an dem Grundkörper am Gewässerboden befindliche Drehantriebseinheit versorgen, wobei insbesondere die Versorgungsleitungen auch Steuerleitungen zum Steuern der Drehantriebseinheit umfassen können. In einer Ausführungsform ist die Drehantriebseinheit als Elektroantrieb ausgebildet, wobei die Versorgungsleitungen Elektroleitungen umfassen. In einer Ausführungsform ist die Drehantriebseinheit als hydraulischer Antrieb ausgebildet, wobei die Versorgungsleitungen Hydraulikleitungen umfassen. In einer Ausführungsform ist die Drehantriebseinheit als pneumatischer Antrieb ausgebildet, wobei die Versorgungsleitungen Pneumatikleitungen umfassen. In einer Ausführungsform ist die Drehantriebseinheit als gekoppelter elektro-hydraulischer oder elektro-pneumatischer Antrieb ausgebildet, wobei die Versorgungsleitungen Elektroleitungen umfassen, wobei über die Elektroleitungen ein Elektromotor angetrieben wird, der einen hydraulischen oder pneumatischen Druck erzeugt, der den Antrieb der Drehantriebseinheit gewährleistet. Insbesondere können an dem Grundkörper auch Sensorelemente befestigt, insbesondere demontierbar befestigt sein, die zur Erfassung der Lage und/oder der Ausrichtung des Grundkörpers ausgebildet sind. Als Sensorelemente können beispielsweise ein Echolot oder ein Transponder vorgesehen sein. Die Sensorelemente können beispielsweise über Signalleitungen mit einem Schiff kommunizieren.
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In einer Ausführungsform ist die Drehantriebseinheit als eine zusammenhängende Antriebseinheit ausgebildet, die in ihrer Gesamtheit an dem Schraubfundament befestigbar und an den Schraubankern ankoppelbar ist. In einer Ausführungsform umfasst die Drehantriebseinheit eine Mehrzahl an Einzelantrieben, wobei jeder der Einzelantriebe dazu ausgebildet ist, an dem Grundkörper befestigt zu werden und an zumindest einem der Schraubanker angekoppelt zu werden. Insbesondere kann jeder der Einzelantriebe dazu ausgebildet sein, an dem Grundkörper befestigt zu werden unter Herstellung einer Ankoppelung an zumindest einen Schraubanker des Schraubfundaments zum Drehen des zumindest einen Schraubankers. Das Vorsehen von Einzelantrieben kann die Befestigung und/oder die Demontage der Drehantriebseinheit an bzw. von dem Grundkörper vereinfachen, da die Einzelantriebe leichter handhabbar sein können. Beispielsweise kann hierdurch die Demontage der Drehantriebseinheit von dem Grundkörper nach erfolgter Montage des Schraubfundaments auf dem Gewässerboden vereinfacht sein, beispielsweise über Tauchroboter, damit der Drehantrieb wiederverwendet werden kann. Darüber hinaus kann das Vorsehen von Einzelantrieben eine leichtere Skalierbarkeit der Drehantriebseinheit mit sich bringen, da mit Hilfe von Einzelantrieben Drehantriebe auf Schraubfundamenten mit unterschiedlichen Anzahlen von Schraubankern befestigt werden können.
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Besonders bevorzugt ist die Drehantriebseinheit dazu ausgebildet, ein Paar von Schraubankern gleichzeitig in eine jeweils entgegengesetzte Drehrichtung zu drehen. Die beiden Schraubanker des Paares von Schraubankern weisen in dieser Ausführungsform bevorzugt Gewinde mit unterschiedlicher Ausrichtung, beispielsweise zum einen ein Linksgewinde zum anderen ein Rechtsgewinde, auf. Mit Hilfe der bevorzugten Ausführungsform kann sichergestellt sein, dass die beiden Schraubanker des Paares von Schraubankern gleichzeitig in den Gewässerboden eingeschraubt werden, wobei sich die über den Antrieb der beiden Schraubanker an die Drehantriebseinheit weitergeleiteten Drehmomente gegenseitig aufheben.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Montieren eines Schraubfundaments auf einem Gewässerboden von einem Schiff, Hubschiff oder anderen schwimmenden Plattformen aus. Dabei wird eine Drehantriebseinheit auf einem Grundkörper, über den eine Mehrzahl von Schraubankern positionsfest miteinander verbunden ist, montiert. In einem Verlegeschritt werden die über den Grundkörper verbundenen Schraubanker gemeinsam mit dem Grundkörper von dem Schiff, Hubschiff oder anderen schwimmenden Plattformen aus entlang einer Längsrichtung durch Wasser hindurch auf dem Gewässerboden mit ihren Schraubankerspitzen abgesetzt, wobei in einem darauffolgenden Montageschritt die Schraubanker mittels der Drehantriebseinheit in den Gewässerboden geschraubt werden. Das Verfahren ermöglicht die einfache und präzise Montage eines Schraubfundaments auf dem Gewässerboden von einem Schiff, Hubschiff oder anderen schwimmenden Plattformen aus, wobei dank der Befestigung der Drehantriebseinheit auf dem Grundkörper kein Drehmoment, das während des Einschraubens der Schraubanker in den Gewässerboden erzeugt wird, auf das Schiff, Hubschiff oder andere schwimmenden Plattformen übertragen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitere Merkmale aufweisen und Vorteile mit sich bringen, die aus der obigen Beschreibung betreffend das erfindungsgemäße Schraubfundament und das erfindungsgemäße System dem Fachmann klar ersichtlich sind.
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Beispielsweise können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere, insbesondere sämtliche Schraubanker während des Montageschrittes zumindest zeitweise gleichzeitig in den Gewässerboden geschraubt werden. Dadurch können sich die Schraubanker während des Einschraubens gegeneinander abstützen, wodurch beispielsweise eine Rotation des Grundkörpers während des Einschraubens vermieden werden kann, beispielsweise sich die Drehmomente, die ausgehend von dem Schrauben der beiden Schraubanker an dem Grundkörper anliegen, aufheben können. Besonders bevorzugt werden die Schraubanker paarweise gleichzeitig und in jeweils entgegengesetzte Richtung während des zweiten Schritts in den Gewässerboden geschraubt, wodurch sich die Drehmomente, die durch das Einschrauben an der Drehantriebseinheit und somit an dem Grundkörper anliegen, kompensieren können.
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Besonders bevorzugt erfolgt das Montieren der Drehantriebseinheit auf dem Grundkörper vor dem Verlegeschritt. Dadurch kann zunächst an Bord des Schiffes, Hubschiffes oder anderer schwimmender Plattformen oder zuvor an Land die Drehantriebseinheit auf dem Grundkörper montiert werden, so dass das Schraubfundament zusammen mit der Drehantriebseinheit während des Verlegeschritts auf dem Gewässerboden abgesetzt wird und sodann unmittelbar mit dem Montageschritt fortgefahren werden kann.
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In einer Ausführungsform wird nach dem Abschluss des Montageschritts die Drehantriebseinheit von dem Grundkörper demontiert und zurück auf das Schiff, Hubschiff oder andere schwimmende Plattformen gefördert. Die Demontage kann beispielsweise durch Taucher oder Tauchroboter oder ferngesteuert, beispielsweise durch ferngesteuertes Lösen einer fernsteuerbaren Befestigungsvorrichtung erfolgen. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist durch das Demontieren der Drehantriebseinheit die Wiederverwendbarkeit der Drehantriebseinheit gewährleistet, so dass das Verfahren insbesondere eine Kostenreduktion mit sich bringen kann.
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Besonders bevorzugt wird die Drehantriebseinheit während des Montageschritts durch Versorgungsleitungen von dem Schiff, Hubschiff oder anderen schwimmenden Plattformen aus versorgt. Bei dieser Ausführungsform kann die Energieversorgung besonders einfach auf dem Schiff, Hubschiff oder anderen schwimmenden Plattformen bereitgestellt werden, wobei die Versorgungsleitungen die Energieversorgung der Drehantriebseinheit zum Antreiben der Schraubanker zum Einbringen der Schraubanker in den Gewässerboden gewährleisten.
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In einer Ausführungsform wird der Grundkörper während des Abschließens des Montageschritts in seiner Lage relativ zum Gewässerboden ausgerichtet, indem die einzelnen Schraubanker jeweils in einer determinierten Einschraubtiefe in den Gewässerboden eingeschraubt werden. Das Einschrauben in einer determinierten Einschraubtiefe umfasst, dass die Schraubanker während des Abschließens des Montageschritts möglicherweise auch teilweise aus dem Gewässerboden ausgeschraubt werden, damit eine determinierte Einschraubtiefe sämtlicher Schraubanker erreicht wird, bei der der Grundkörper wie gewünscht ausgerichtet ist. Die determinierte Einschraubtiefe wird während des Abschließens des Montageschritts festgelegt, damit die gewünschte Lage des Grundkörpers relativ zum Gewässerboden erreicht wird. Der erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt der Gedanke zugrunde, dass durch die Einschraubtiefe der Schraubanker die Lage des Grundkörpers, mit dem die Schraubanker verbunden sind, festgelegt wird, so dass über das Festlegen der Einschraubtiefe, das am Ende des Montageschritts abschließend erfolgt, die Lage des Grundkörpers festgelegt werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend durch Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf vier Figuren näher und unter beispielhafter Erläuterung der Montagemöglichkeiten von einem Schiff aus auf einem Meeresboden erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer Prinzipdarstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubfundaments;
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2 in Prinzipdarstellungen zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems;
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3 in einer Prinzipdarstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubfundaments;
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4 in einer Prinzipdarstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems.
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In 1 umfassend die 1a und 1b ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubfundaments 1 schematisch dargestellt. In 1a ist der Grundkörper 2 des Schraubfundaments 1 in einer Aufsicht entlang der Längsrichtung dargestellt. In 1b ist das Schraubfundament 1 mit seinen Komponenten, umfassend den Grundkörper 2 gemäß 1a, dargestellt.
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Aus 1a ist zu erkennen, dass der Grundkörper 2 des Schraubfundaments 1 nach Art eines gleichseitigen Dreiecks ausgebildet ist. Der Grundkörper 2 besteht aus einem dreieckförmigen Stahlgerüst, das in seiner Mitte, wie aus 1a zu erkennen, eine dreieckige Aussparung aufweist. In dem Stahlgerüst des Grundkörpers 2 sind an den drei Spitzen des gleichseitigen Dreiecks jeweils Durchführungen 21 vorgesehen. Die Durchführungen 21 sind nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet, dessen Zylinderachse sich in Längsrichtung, und somit in 1a senkrecht zur Zeichenebene, erstreckt.
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In 1b ist eine Darstellung des Schraubfundaments 1 senkrecht zur Längsrichtung dargestellt. 1b ist zu entnehmen, dass das Schraubfundament 1 drei Schraubanker 3 umfasst, die jeweils einen Gewindeabschnitt 31 und einen Fixierungsabschnitt 32 aufweisen. Der Fixierungsabschnitt 32 ist nach Art eines Kreuzes ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung durch eine ihm zugeordnete Durchführung 21 des Grundkörpers 2 hindurch. In 1b ist das Schraubfundament 1 rein schematisch und vereinfacht dargestellt. Für den Fachmann versteht sich von selbst -auch wenn dies 1 nicht direkt zu entnehmen ist-, dass der kreuzförmige Fixierungsabschnitt 32 über eine den Querbalken des Fixierungsabschnitts 32 unterstützende Verschraubung an dem Grundkörper 2 positionsfest zur Längsrichtung fixiert ist. Darüber hinaus gewährleisten die hohlzylinderförmigen Durchführungen 21 des Grundkörpers 2 eine Fixierung des Fixierungsabschnitts 32 senkrecht zur Längsrichtung.
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Das eine Ende in Längsrichtung des Schraubfundaments 1 gemäß 1b ist durch die Schraubankerspitzen der Schraubanker 3 gebildet. Das Schraubfundament 1 kann somit von einem Schiff aus in Längsrichtung durch das Meerwasser hindurch auf dem Meeresboden abgesetzt werden, so dass die Schraubankerspitzen der Schraubanker 3 aufgrund der Gewichtskraft des Schraubfundaments 1 in den Meeresboden eindringen. Ein weiteres Einbringen des Schraubfundaments 1 bzw. der Gewindeabschnitte 31 der Schraubanker 3 kann erfolgen, indem die Schraubanker 3 um eine Achse parallel zur Längsrichtung gedreht werden. Aus der in 1b dargestellten schematischen Darstellung der Fixierungsabschnitte 32 und der sich daraus ergebenden Verbindung zwischen Schraubankern 3 und Grundkörper 2 ist für den Fachmann klar zu entnehmen, dass die Schraubanker 3 in dem Grundkörper 2 so fixiert sind, dass sowohl ihre Position senkrecht zur Längsrichtung als auch ihre Position entlang der Längsrichtung als auch ihre Ausrichtung relativ zum Grundkörper 2 festgelegt ist, so dass nur durch eine erhebliche Kraftaufbringung die Position bzw. Ausrichtung verändert werden kann, die üblicherweise bei der Montage eines Schraubfundaments auf einem Meeresboden nicht eintritt.
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In der 2 umfassend die 2a und 2b sind Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems umfassend ein erfindungsgemäßes Schraubfundament 1 gemäß 1 dargestellt. Das System gemäß 2a umfasst eine Drehantriebseinheit 4, die drei voneinander getrennte Einzelantriebe 40 umfasst. Ein jeder Einzelantrieb 40 ist über eine Befestigungsvorrichtung 5 positionsfest und kraftschlüssig mit dem Grundkörper 2 verbunden. Die Befestigungsvorrichtung 5 ist vorliegend als Klemmmechanismus ausgebildet, der jeweils einen Einzelantrieb 40, der korrespondierend zu dem Grundkörper 2 ausgebildet ist, mit jeweils einem korrespondierenden Klemmanschluss an dem Grundkörper 2 verklemmt. Die Einzelantriebe 40 sind vorliegend Elektroantriebe, die über Versorgungsleitungen von einem Schiff aus elektrisch versorgt werden können. Besonders bevorzugt sind die elektrischen Versorgungsleitungen an den Einzelantrieben 40 angeschlossen, bevor das System von dem Schiff aus auf dem Meeresboden abgesetzt wird. In 2b umfasst das erfindungsgemäße System eine Drehantriebseinheit 4, die als zusammenhängende Antriebseinheit ausgebildet ist. Die Drehantriebseinheit 4 ist korrespondierend zu dem Grundkörper 2 ausgebildet und über eine Befestigungsvorrichtung 5 positionsfest und kraftschlüssig mit dem Grundkörper 2 verbunden. Dabei ist die Drehantriebseinheit 4 dergestalt korrespondierend zu dem Grundkörper 2 ausgebildet, dass sie während ihrer Befestigung an dem Grundkörper 2 gleichzeitig an den Schraubankern 3 ankoppelt, indem drei Werkzeuganschlüsse, die an der Drehantriebseinheit 4 vorgesehen sind, mit korrespondierend Werkzeuganschlüssen, die an den den Schraubankerspitzen gegenüberliegenden Enden der Schraubanker 3 vorgesehen sind, in Eingriff gebracht werden.
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Aus den 1 und 2 ist die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Schraubfundaments 1 und eines erfindungsgemäßen Systems besonders gut ersichtlich. Da in dem Schraubfundament 1 drei Schraubanker 3 vorgesehen sind, die über den Grundkörper senkrecht zur Längsrichtung fixiert sind unter Ausbildung einer Schraubankeranordnung, die gleichmäßig um eine in Längsrichtung verlaufende zentrale Achse verteilt ist, können Drehmomente, die an der an dem Grundkörper 2 befestigten Drehantriebseinheit 4 bei dem Einschrauben der Schraubanker 3 auftreten, besonders gut kompensiert und über die Schraubanker 3 selbst in den Meeresboden abgeführt werden. Das Schraubfundament 1 gemäß 1 weist dabei die Besonderheit auf, dass einer der Schraubanker 3 in seinem Gewindeabschnitt 31 ein Rechtsgewinde und die beiden anderen der Schraubanker 3 in ihren Gewindeabschnitten 31 ein Linksgewinde aufweisen. Bei einem gleichzeitigen Einschrauben der Schraubanker 3 erfolgt somit eine teilweise Kompensation der jeweiligen Drehmomente, wobei die übersteigenden Drehmomente über die drei Schraubanker 3 in den Meeresboden abgeführt werden. Darüber hinaus ist aus 1 und 2 ersichtlich, dass die Schraubanker 3 in dem Grundkörper 2 positionsfest entlang der Längsrichtung fixiert sind, so dass über die Einschraubtiefe der Schraubanker 3 die Ausrichtung des Grundkörpers 2 relativ zum Meeresboden eingestellt werden kann. So kann beispielsweise auch bei unebenem Verlauf des Meeresbodens eine ebene Ausrichtung der vertikal nach oben weisenden Oberfläche des Grundkörpers 2 gewährleistet werden.
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In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schraubfundaments 1 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 2, wie in 3a dargestellt, lediglich zwei Durchführungen 21 auf. Die Durchführungen 21 sind wie zur 1a erläutert auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a als Hohlzylinder ausgebildet. Während in 3a eine Aufsicht auf den Grundkörper 2 entlang der Längsrichtung dargestellt ist, ist in 3b rein schematisch eine Aufsicht auf das Schraubfundament 1 senkrecht zur Längsrichtung dargestellt.
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Elemente, die ähnlich zu den Elementen des Schraubfundaments 1 gemäß 1b sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Befestigung der Schraubanker 3 relativ zum Grundkörper 2 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3b erfolgt wie zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1b erläutert. Aus 3b ist ersichtlich, dass die beiden Schraubanker 3 des Schraubfundaments 1 in ihrem Gewindeabschnitt 31 ein jeweils gegenläufiges Gewinde aufweisen. Dadurch ist eine Kompensation des Drehmoments, das durch das Einschrauben der Schraubanker 3 in einen Meeresboden an einer Drehantriebseinheit 4 auftritt, ermöglicht.
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In 4 ist ein erfindungsgemäßes System umfassend ein erfindungsgemäßes Schraubfundament 1 gemäß 3 sowie eine Drehantriebseinheit 4 dargestellt. Die Drehantriebseinheit 4 ist auf dem Grundkörper 2 des Schraubfundaments 1 über eine Befestigungsvorrichtung 5 positionsfest und kraftschlüssig befestigt. Dabei ist die Drehantriebseinheit 4 dergestalt korrespondierend zum Grundkörper 2 ausgebildet, dass während der Befestigung der Drehantriebseinheit 4 an dem Grundkörper 2 gleichzeitig ein Ankoppeln der Drehantriebseinheit 4 an die Schraubanker 3 erfolgt, wobei über das Ankoppeln sichergestellt ist, dass die Drehantriebseinheit 4 einen Drehantrieb der Schraubanker 3 gewährleisten kann. Die Drehantriebseinheit 4 ist dazu ausgebildet, die Schraubanker 3 in jeweils entgegengesetzter Drehrichtung anzutreiben. Da die Drehantriebseinheit 4 fest mit dem Grundkörper 2 verbunden ist und die Gewinde in den Gewindeabschnitten 31 der Schraubanker 3 des Schraubfundaments 1 gegenläufig ausgebildet sind, kann mit dem System ein Montieren des Schraubfundaments 1 auf dem Meeresboden erfolgen unter Einbringen der Schraubanker 3 in den Meeresboden, während sich dabei die Drehmomente, die aufgrund des Drehantriebs der Schraubanker 3 bei dem Einbringen an der Drehantriebseinheit 4 anliegen, gegenseitig aufheben. Das System gemäß 4 ermöglicht somit ein besonders einfaches Montieren eines Schraubfundaments 1 in einem Meeresboden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubfundament
- 2
- Grundkörper
- 3
- Schraubanker
- 4
- Drehantriebseinheit
- 5
- Befestigungsvorrichtung
- 21
- Durchführung
- 31
- Gewindeabschnitt
- 32
- Fixierungsabschnitt
- 40
- Einzelantrieb
