ES2977603T3

ES2977603T3 - Reusable offshore installation model and its use

Info

Publication number: ES2977603T3
Application number: ES18778864T
Authority: ES
Inventors: Ben Edgard CASIER; Dries Joris LAMMENS
Original assignee: Jan De Nul N V
Current assignee: Jan De Nul N V
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2024-08-27
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: EP3684982B1; BE1025255B1; PL3684982T3; EP3684982C0; TW201920813A; EP3684982A1; WO2019057827A1; TWI770281B

Abstract

La presente invención se refiere a una plantilla de instalación marina reutilizable para la instalación de cimientos de turbinas eólicas marinas, en particular monopilotes. La plantilla comprende un manguito 100 adaptado para recibir el monopilote y guiarlo en la dirección del manguito a través del manguito, y un conjunto de soporte (300) que comprende una base (310) que define una superficie de aterrizaje y un marco de soporte (320) que se extiende desde la base. . La plantilla de instalación está adaptada para reorientar la dirección S del manguito con respecto al plano de aterrizaje de la base en función de una fuerza aplicada al manguito. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to a reusable marine installation template for the installation of offshore wind turbine foundations, in particular monopiles. The template comprises a sleeve 100 adapted to receive the monopile and guide it in the direction of the sleeve through the sleeve, and a support assembly (300) comprising a base (310) defining a landing surface and a support frame (320) extending from the base. The installation template is adapted to reorient the direction S of the sleeve relative to the landing plane of the base based on a force applied to the sleeve. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIONDESCRIPTION

Modelo de instalación en alta mar reutilizable y uso del mismo Reusable offshore installation model and its use

Campo de la invenciónField of invention

La presente invención se refiere a un modelo de instalación en alta mar reutilizable para instalar una cimentación de turbina eólica en alta mar, en particular un monopilote, en una formación de terreno submarino. La presente invención se refiere adicionalmente a un método para instalar una cimentación en alta mar, en particular un monopilote, en una formación de terreno submarino mediante un modelo de instalación en alta mar. The present invention relates to a reusable offshore installation model for installing an offshore wind turbine foundation, in particular a monopile, in a subsea ground formation. The present invention further relates to a method for installing an offshore foundation, in particular a monopile, in a subsea ground formation by means of an offshore installation model.

AntecedentesBackground

Tales modelos son conocidos, p. ej., de los documentos EP 2.309.063 y WO 2013/043055. Estos documentos de la técnica anterior divulgan modelos de colocación previa de pilotes para instalar una cimentación de tipo celosía con la ayuda de múltiples mangas a lo largo de la circunferencia de una estructura que conecta las mangas. Sin embargo, tales modelos no están diseñados para instalar monopilotes y no son adecuados para instalar un monopilote en un lecho marino irregular o localmente ondulado de la formación de terreno submarino. La forma irregular o localmente ondulada del lecho marino puede hacer que el modelo esté soportado con un ángulo no deseable con relación a un plano horizontal, lo que puede dar como resultado que el monopilote esté instalado en una orientación no vertical, que no es deseable. Such models are known, e.g., from EP 2,309,063 and WO 2013/043055. These prior art documents disclose pre-pile placement models for installing a lattice-type foundation with the aid of multiple sleeves along the circumference of a structure connecting the sleeves. However, such models are not designed for installing monopiles and are not suitable for installing a monopile on an irregular or locally undulating seabed of the underwater terrain formation. The irregular or locally undulating shape of the seabed may cause the model to be supported at an undesirable angle relative to a horizontal plane, which may result in the monopile being installed in a non-vertical orientation, which is undesirable.

Un modelo, como es conocido del documento US 8.672.587, comprende una base y una manga que consiste en dos partes de manga sustancialmente semicilíndricas, como se describe en el documento W<o>99/11872. Cada parte de manga está conectada a la base mediante un par de miembros de posicionamiento, consistiendo cada miembro de posicionamiento en un elemento de longitud ajustable y un montaje de articulación. Al ajustar la longitud de un par de miembros de posicionamiento, la manga pivotará alrededor de un eje de pivotamiento definido entre los dos pares de miembros de posicionamiento, y es posible inclinar la manga. Un modelo de instalación en alta mar para un monopilote según el preámbulo para la reivindicación 1 se divulga en la Patente de EE. UU. número 9.145.654 B2. One model, as known from US 8,672,587, comprises a base and a sleeve consisting of two substantially semi-cylindrical sleeve parts, as described in WO99/11872. Each sleeve part is connected to the base by a pair of positioning members, each positioning member consisting of an adjustable length element and a hinge assembly. By adjusting the length of a pair of positioning members, the sleeve will pivot about a pivot axis defined between the two pairs of positioning members, and it is possible to tilt the sleeve. An offshore installation model for a monopile according to the preamble to claim 1 is disclosed in US Patent No. 9,145,654 B2.

Un problema conocido con los modelos anteriores es que, cuando se inserta la cimentación de turbina eólica en alta mar en una manga submarina de un modelo, la cimentación puede verse influida por corrientes de agua y/o por movimientos del buque cuando se instala desde un buque flotante. La cimentación del monopilote puede moverse como consecuencia de las fuerzas anteriores y hacer la inserción del monopilote más difícil o incluso impedirla, o conducir a una instalación en una dirección no vertical, que no es deseable. Además, pueden imponerse también fuerzas no deseadas sobre el buque flotante de este modo. A known problem with previous models is that when the offshore wind turbine foundation is inserted into a model's subsea sleeve, the foundation can be influenced by water currents and/or vessel motions when installed from a floating vessel. The monopile foundation can move as a result of the above forces and make insertion of the monopile more difficult or even impossible, or lead to installation in a non-vertical direction, which is not desirable. In addition, unwanted forces can also be imposed on the floating vessel in this way.

Objeto de la invenciónObject of the invention

Un objeto de la invención es proporcionar un modelo de instalación en alta mar que resuelve el problema anteriormente mencionado. Adicionalmente, se desea permitir la instalación de un monopilote en una orientación (vertical) predeterminada con respecto a la base del modelo. An object of the invention is to provide an offshore installation model which solves the above-mentioned problem. Additionally, it is desired to allow the installation of a monopile in a predetermined (vertical) orientation with respect to the base of the model.

Compendio de la invenciónCompendium of invention

La invención se refiere a un modelo de instalación en alta mar para instalar un monopilote en una formación de terreno submarino según la reivindicación independiente 1, al uso de un modelo de instalación en alta mar según la reivindicación 14 y a un método para instalar un monopilote en una formación de terreno submarino según la reivindicación independiente 15. Otros aspectos de la invención se enumeran en las reivindicaciones dependientes. The invention relates to an offshore installation model for installing a monopile in a subsea ground formation according to independent claim 1, to the use of an offshore installation model according to claim 14 and to a method for installing a monopile in a subsea ground formation according to independent claim 15. Other aspects of the invention are listed in the dependent claims.

Por consiguiente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un modelo de instalación en alta mar para instalar un monopilote en una formación de terreno submarino. El modelo comprende una manga con un paso de manga que se extiende a través de la manga en una dirección de manga, estando adaptado dicho paso de manga para recibir el monopilote y para hacer pasar el monopilote a través de la manga en la dirección de manga, y un montaje de soporte que comprende una base que define una superficie de asentamiento y un armazón de soporte que se extiende desde la base para soportar la manga. Accordingly, in a first aspect of the present invention, there is provided an offshore installation model for installing a monopile in a subsea ground formation. The model comprises a sleeve with a sleeve passage extending through the sleeve in a sleeve direction, said sleeve passage being adapted to receive the monopile and to pass the monopile through the sleeve in the sleeve direction, and a support assembly comprising a base defining a seating surface and a support frame extending from the base to support the sleeve.

El modelo de instalación comprende adicionalmente miembros de posicionamiento para reorientar la dirección de manga con relación a la superficie de asentamiento, estando adaptados dichos miembros de posicionamiento para reorientar la dirección de manga con relación a la superficie de asentamiento basándose en una fuerza aplicada a la manga, p. ej., basándose en la magnitud o una componente (lateral) de esa fuerza. De esta manera, es posible instalar monopilotes desde un buque de instalación en alta mar en una orientación (vertical) predeterminada deseada, a pesar de las fuerzas relativamente grandes aplicadas a la manga y la presión relativamente grande ejercida sobre la misma, durante la instalación. La fuerza relativamente grande aplicada a la manga durante la instalación puede ser el resultado de fuerzas fluctuantes o dinámicas, es decir, fuerzas que cambian con el paso del tiempo, y es mayor que una fuerza relativamente baja aplicada a la manga, determinada antes de introducir el monopilote en la manga. The installation model further comprises positioning members for reorienting the sleeve direction relative to the landing surface, said positioning members being adapted to reorient the sleeve direction relative to the landing surface based on a force applied to the sleeve, e.g. based on the magnitude or a (lateral) component of that force. In this way, it is possible to install monopiles from an offshore installation vessel in a desired predetermined (vertical) orientation, despite relatively large forces applied to the sleeve and relatively large pressure exerted on it, during installation. The relatively large force applied to the sleeve during installation may be the result of fluctuating or dynamic forces, i.e. forces that change over time, and is greater than a relatively low force applied to the sleeve, determined before the monopile is introduced into the sleeve.

La presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que los miembros de posicionamiento están adaptados para reorientar la dirección de manga con relación a la superficie de asentamiento cuando se pasa un valor umbral de la fuerza aplicada a la manga, es decir, se excede el umbral o se cae por debajo del umbral. De esta manera, el modelo de instalación está adaptado para realizar acciones correctoras para asegurar la dirección de instalación del monopilote cuando una fuerza relativamente grande se aplica o se ha aplicado a la manga. The present invention relates to the installation model as described above, wherein the positioning members are adapted to reorient the sleeve direction relative to the seating surface when a threshold value of the force applied to the sleeve is passed, i.e. the threshold is exceeded or falls below the threshold. In this way, the installation model is adapted to perform corrective actions to ensure the installation direction of the monopile when a relatively large force is or has been applied to the sleeve.

Según una realización, la presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que los miembros de posicionamiento están adaptados para reorientar la dirección de manga con relación a la superficie de asentamiento en la dirección de la fuerza que actúa sobre la manga cuando se excede el umbral. According to one embodiment, the present invention relates to the installation model as described above, wherein the positioning members are adapted to reorient the sleeve direction relative to the seating surface in the direction of the force acting on the sleeve when the threshold is exceeded.

Según otra realización, la presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que los miembros de posicionamiento están adaptados para reorientar la dirección de manga con relación a la superficie de asentamiento hacia una dirección de instalación vertical con respecto al entorno, en particular, un entorno de alta mar, cuando la fuerza aplicada a la manga cae por debajo del umbral o un segundo umbral, que es menor que el umbral, y se mantiene preferiblemente por debajo de ese umbral durante un tiempo predeterminado. According to another embodiment, the present invention relates to the installation model as described above, wherein the positioning members are adapted to reorient the sleeve direction relative to the seating surface towards a vertical installation direction relative to the environment, in particular an offshore environment, when the force applied to the sleeve falls below the threshold or a second threshold, which is lower than the threshold, and is preferably maintained below that threshold for a predetermined time.

La presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que los miembros de posicionamiento se extienden entre el armazón de soporte del montaje de soporte y la manga. En una realización, al menos tres miembros de posicionamiento son simétricos de manera rotatoria en un plano de orientación. Esto hace posible orientar eficientemente la dirección de manga. En la realización preferida, el riesgo de fallo se reduce también por la presencia de al menos dos miembros de posicionamiento que pueden orientar la manga de una manera particular. Además, el monopilote se puede instalar verticalmente en una formación de terreno submarino, con independencia de la forma del lecho marino. The present invention relates to the installation model as described above, in which the positioning members extend between the support frame of the support assembly and the sleeve. In one embodiment, at least three positioning members are rotationally symmetrical in an orientation plane. This makes it possible to efficiently orient the sleeve direction. In the preferred embodiment, the risk of failure is also reduced by the presence of at least two positioning members that can orient the sleeve in a particular manner. Furthermore, the monopile can be installed vertically in a subsea ground formation, regardless of the shape of the seabed.

La presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que los miembros de posicionamiento son cilindros hidráulicos dispuestos para adaptar su nivel de presión basándose en la fuerza aplicada a la manga, una vez pasado un valor umbral predeterminado. En particular, los miembros de posicionamiento son cilindros hidráulicos que están adaptados para ser descomprimidos mediante una válvula de sobrepresión/válvula de ruptura de manguera, posiblemente de control auxiliar, si la presión en el cilindro llega a ser demasiado alta como consecuencia de una fuerza ejercida sobre la manga. Esto tiene la ventaja de que se permite un movimiento amortiguado de la manga, similar a un movimiento en un sistema elástico de masa amortiguada. The present invention relates to the installation model as described above, in which the positioning members are hydraulic cylinders arranged to adapt their pressure level based on the force applied to the sleeve, once a predetermined threshold value has been passed. In particular, the positioning members are hydraulic cylinders which are adapted to be decompressed by means of an overpressure valve/hose burst valve, possibly of auxiliary control, if the pressure in the cylinder becomes too high as a consequence of a force exerted on the sleeve. This has the advantage that a damped movement of the sleeve is allowed, similar to a movement in an elastic damped mass system.

La presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que el modelo de instalación comprende un sensor, estando adaptado dicho sensor para determinar un parámetro relacionado con una fuerza ejercida sobre la manga. En este caso, la fuerza ejercida sobre la manga se puede determinar de manera sencilla y el modelo puede reorientar la dirección de manga S en base al parámetro. Opcionalmente, el modelo de instalación comprende adicionalmente medios de control independientes para controlar los miembros de posicionamiento usando una señal de control basándose en una señal del sensor. The present invention relates to the installation model as described above, wherein the installation model comprises a sensor, said sensor being adapted to determine a parameter related to a force exerted on the sleeve. In this case, the force exerted on the sleeve can be determined in a simple manner and the model can reorient the sleeve direction S based on the parameter. Optionally, the installation model further comprises independent control means for controlling the positioning members using a control signal based on a signal from the sensor.

Según un segundo aspecto de la invención, que puede ocurrir en combinación con los otros aspectos y realizaciones de la invención descritos en este documento, se proporciona un modelo de instalación en alta mar en el que la manga y el montaje de soporte comprenden juntos elementos de articulación esféricos que definen juntos una bola y un casquillo de una articulación esférica y permiten una rotación de la manga con respecto al montaje de soporte alrededor de un punto de rotación. In accordance with a second aspect of the invention, which may occur in combination with the other aspects and embodiments of the invention described herein, there is provided an offshore installation model in which the sleeve and the support assembly together comprise spherical joint elements which together define a ball and socket of a ball joint and allow a rotation of the sleeve relative to the support assembly about a rotation point.

De este modo, la orientación de la manga se puede cambiar con respecto a la base, por ejemplo, para una instalación vertical sobre un lecho marino no uniforme o localmente ondulado de la formación de terreno submarino. Además, esta configuración tiene la ventaja de que se puede orientar eficientemente la manga. Adicionalmente, puesto que la bola puede consistir en varias superficies de articulación, es posible también que la manga se extienda a través de la articulación esférica. Y esto tiene la ventaja de que la articulación esférica puede estar formada de modo compacto. In this way, the orientation of the sleeve can be changed relative to the base, for example for vertical installation on a non-uniform or locally undulating seabed of the underwater terrain formation. In addition, this configuration has the advantage that the sleeve can be efficiently oriented. In addition, since the ball can consist of several articulation surfaces, it is also possible for the sleeve to extend across the ball joint. And this has the advantage that the ball joint can be compactly designed.

Según una realización, la presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que el casquillo está formado por elementos de articulación previstos sobre la manga y la bola está formada por elementos de articulación previstos sobre el montaje de soporte. According to one embodiment, the present invention relates to the installation model as described above, wherein the socket is formed by hinge elements provided on the sleeve and the ball is formed by hinge elements provided on the support assembly.

Según una realización, la presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que dichos elementos de articulación esféricos de la manga están formados por una pluralidad de brazos de articulación que están previstos simétricamente de manera rotatoria en una superficie exterior de la manga, y dichos miembros de articulación esférica del montaje de soporte están formados por una pluralidad de superficies esféricas que están previstas simétricamente de manera rotatoria sobre la base del montaje de soporte. According to one embodiment, the present invention relates to the installation model as described above, wherein said spherical joint members of the sleeve are formed by a plurality of joint arms which are rotatably symmetrically provided on an outer surface of the sleeve, and said spherical joint members of the support assembly are formed by a plurality of spherical surfaces which are rotatably symmetrically provided on the base of the support assembly.

Según una realización adicional, el punto de rotación de la articulación esférica coincide con un punto de una abertura de paso de la base, estando prevista dicha abertura de paso para que el monopilote pase al interior de la formación de terreno submarino. Como consecuencia, la orientación de la dirección de manga S siempre comprenderá el punto de la base. Esto tiene la ventaja de que, cuando se cambia la orientación de la manga, se mantiene una posición objetivo determinada por el punto. Por ejemplo, si el modelo orienta la manga de manera que se amortigua una fuerza aplicada a dicha manga, entonces, la manga permanece dispuesta para guiar un monopilote a la posición objetivo correcta. In a further embodiment, the point of rotation of the ball joint coincides with a point of a passage opening in the base, said passage opening being provided for the monopile to pass into the subsea ground formation. As a consequence, the orientation of the sleeve direction S will always comprise the point in the base. This has the advantage that when the orientation of the sleeve is changed, a target position determined by the point is maintained. For example, if the model orients the sleeve such that a force applied to said sleeve is damped, then the sleeve remains arranged to guide a monopile to the correct target position.

Según un tercer aspecto de la invención, que puede ocurrir en combinación con los otros aspectos y realizaciones de la invención descritos en este documento, se proporciona un modelo de instalación en alta mar en el que el montaje de soporte comprende al menos un pie de modelo para estabilizar la posición del montaje de soporte con relación al lecho marino de la formación de terreno submarino. Cuando el lecho marino no está a nivel, es posible conseguir agarre en dicho lecho marino con la ayuda de un pie de modelo. Además, es posible precargar el modelo con la ayuda de al menos un pie de modelo de manera que se ejerce una presión superficial predeterminada sobre el lecho marino durante un cierto tiempo. According to a third aspect of the invention, which may occur in combination with the other aspects and embodiments of the invention described herein, there is provided an offshore installation model in which the support assembly comprises at least one model foot for stabilizing the position of the support assembly relative to the seabed of the underwater terrain formation. When the seabed is not level, it is possible to achieve grip on said seabed with the aid of a model foot. Furthermore, it is possible to preload the model with the aid of at least one model foot such that a predetermined surface pressure is exerted on the seabed for a certain time.

Según un cuarto aspecto de la invención, que puede ocurrir en combinación con los otros aspectos y realizaciones de la invención descritos en este documento, se proporciona un modelo de instalación en alta mar en el que la dimensión de la manga en la dirección de manga es ajustable. According to a fourth aspect of the invention, which may occur in combination with the other aspects and embodiments of the invention described herein, there is provided an offshore installation model in which the dimension of the sleeve in the sleeve direction is adjustable.

De esta manera, es posible, por ejemplo, ajustar la altura de la manga de modo que siempre se extiende una longitud suficiente por encima de la superficie del agua en un entorno de alta mar. Esto tiene la ventaja de que el modelo es visible desde un buque de instalación en alta mar, por ejemplo, durante la inserción del monopilote en el modelo. Además, una manga que se extiende por encima de la superficie de agua tendrá también un efecto ventajoso sobre la propagación del sonido durante el martilleo del monopilote en el suelo. In this way, it is possible, for example, to adjust the height of the sleeve so that it always extends a sufficient length above the water surface in an offshore environment. This has the advantage that the model is visible from an offshore installation vessel, for example during the insertion of the monopile into the model. In addition, a sleeve that extends above the water surface will also have an advantageous effect on sound propagation during hammering of the monopile into the ground.

Según una realización, la presente invención se refiere al modelo de instalación como se ha descrito anteriormente, en el que la manga está dispuesta modularmente mediante una parte principal y una parte superior conectada a la misma. En esta realización, el tamaño de la manga se puede ajustar de manera sencilla. Según una realización adicional, la parte superior está conectada a la parte principal mediante al menos una parte modular. Esta realización determina de manera sencilla varias dimensiones discretas en las que es ajustable la manga. Una ventaja adicional es que estas partes de manga modulares son fáciles de almacenar puesto que pueden apilarse juntas. According to one embodiment, the present invention relates to the installation model as described above, wherein the sleeve is arranged modularly by a main part and an upper part connected thereto. In this embodiment, the size of the sleeve can be easily adjusted. According to a further embodiment, the upper part is connected to the main part by at least one modular part. This embodiment easily determines several discrete dimensions in which the sleeve is adjustable. A further advantage is that these modular sleeve parts are easy to store since they can be stacked together.

Según un quinto aspecto de la invención, que puede ocurrir en combinación con los otros aspectos y realizaciones de la invención descritos en este documento, se proporciona un montaje de soporte para un modelo de instalación, que comprende miembros de posicionamiento para reorientar una dirección de una manga con relación a una superficie de asentamiento del montaje de soporte, estando adaptados dichos miembros de posicionamiento para reorientar la dirección de manga con relación a la superficie de asentamiento basándose en una fuerza aplicada a la manga. In accordance with a fifth aspect of the invention, which may occur in combination with the other aspects and embodiments of the invention described herein, there is provided a support assembly for an installation model, comprising positioning members for reorienting a direction of a sleeve relative to a seating surface of the support assembly, said positioning members being adapted to reorient the sleeve direction relative to the seating surface based on a force applied to the sleeve.

Un sexto aspecto de la invención, que puede ocurrir en combinación con los otros aspectos y realizaciones de la invención descritos en este documento, proporciona el uso de un modelo de instalación en alta mar según la invención en un entorno de alta mar, que comprende una formación de terreno con un lecho marino y una formación de agua con una superficie de agua. La base del montaje de soporte está ubicada sobre el lecho marino de la formación de terreno, y la manga se extiende a través de la superficie de agua de la formación de agua. A sixth aspect of the invention, which may occur in combination with the other aspects and embodiments of the invention described herein, provides the use of an offshore installation model according to the invention in an offshore environment, comprising a land formation with a seabed and a water formation with a water surface. The base of the support assembly is located on the seabed of the land formation, and the sleeve extends across the water surface of the water formation.

Puesto que la manga se extiende por encima de la superficie de agua, el monopilote no empieza a oscilar debido a las corrientes y las olas. Esto hace más fácil insertar en la manga el monopilote. Además, es también una configuración ventajosa para impedir la propagación de ondas sonoras en la formación de agua. En particular, la manga de un modelo de instalación según la invención puede estar provista adicionalmente de medios insonorizantes para contrarrestar más eficientemente la propagación de las ondas sonoras. Los medios insonorizantes pueden ser, por ejemplo, un revestimiento de la manga, unos resonadores armónicos, unas pantallas contra burbujas de aire, etc. Since the sleeve extends above the water surface, the monopile does not start to oscillate due to currents and waves. This makes it easier to insert the monopile into the sleeve. In addition, it is also an advantageous configuration for preventing the propagation of sound waves in the water formation. In particular, the sleeve of an installation model according to the invention can additionally be provided with sound-absorbing means in order to counteract the propagation of sound waves more efficiently. The sound-absorbing means can be, for example, a sleeve coating, harmonic resonators, air bubble screens, etc.

Un séptimo aspecto de la invención, que puede ocurrir en combinación con los otros aspectos y realizaciones de la invención descritos en este documento, proporciona un método para instalar un monopilote en una formación de terreno submarino mediante un modelo de instalación, que comprende las etapas de disponer una base del modelo de instalación sobre el lecho marino de la formación de terreno submarino, introducir el monopilote en un paso de manga que se extiende a través de una manga del modelo de instalación y, preferiblemente, cuando se pasa un valor umbral de una fuerza aplicada a la manga, reorientar una dirección de manga con relación a una superficie de asentamiento de la base, contigua al lecho marino, basándose en una fuerza aplicada a la manga. A seventh aspect of the invention, which may occur in combination with the other aspects and embodiments of the invention described herein, provides a method for installing a monopile in a subsea ground formation by an installation model, comprising the steps of arranging a base of the installation model on the seabed of the subsea ground formation, introducing the monopile into a sleeve passage extending through a sleeve of the installation model, and preferably when a threshold value of a force applied to the sleeve is passed, reorienting a sleeve direction relative to a seating surface of the base adjacent the seabed based on a force applied to the sleeve.

Según una realización, la presente invención se refiere al método como se ha descrito anteriormente, que comprende, antes de la etapa de introducir el monopilote, la etapa de orientar la dirección de manga con relación a la superficie de asentamiento mediante miembros de posicionamiento. According to one embodiment, the present invention relates to the method as described above, comprising, prior to the step of introducing the monopile, the step of orienting the sleeve direction relative to the seating surface by means of positioning members.

Según una realización adicional, la presente invención se refiere al método como se ha descrito anteriormente, mediante un modelo de instalación en alta mar según la invención. According to a further embodiment, the present invention relates to the method as described above, by means of an offshore installation model according to the invention.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La invención se explicará con más detalle en lo que sigue con referencia a los dibujos, en los que se muestran realizaciones ilustrativas de la misma. Están previstos exclusivamente con fines ilustrativos y no para restringir el concepto inventivo, que está definido por las reivindicaciones adjuntas. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings, in which illustrative embodiments thereof are shown. They are intended solely for illustrative purposes and not to restrict the inventive concept, which is defined by the appended claims.

La figura 1 muestra, en una vista en perspectiva, una representación simplificada de un modelo de instalación en alta mar reutilizable según una realización de la presente invención; Figure 1 shows, in a perspective view, a simplified representation of a reusable offshore installation model according to an embodiment of the present invention;

la figura 2 muestra, en vista lateral, el modelo mostrado en la figura 1 en una posición de almacenamiento; Figure 2 shows, in side view, the model shown in Figure 1 in a storage position;

la figura 3 es una vista lateral del modelo mostrado en la figura 1 en una posición “precargada”; Figure 3 is a side view of the model shown in Figure 1 in a “preloaded” position;

la figura 4 muestra el modelo mostrado en la figura 1, en uso, sobre el lecho marino de una formación de terreno submarino; y Figure 4 shows the model shown in Figure 1, in use, on the seabed of a submarine terrain formation; and

las figuras 5A-D muestran el modelo mostrado en las figuras previas en diversas etapas de un método para instalar un monopilote en un entorno de alta mar. Figures 5A-D show the model shown in the previous figures at various stages of a method for installing a monopile in an offshore environment.

Descripción detallada de realizacionesDetailed description of realizations

Las figuras 1-3 muestran el modelo 100, que comprende una manga 200 y un montaje de soporte 300. La figura 2 muestra el modelo en una posición de almacenamiento para almacenar el modelo fuera de servicio. La figura 3 muestra el modelo en una posición de precarga para precargar una formación de terreno submarino 500. Figures 1-3 show the model 100, which comprises a sleeve 200 and a support assembly 300. Figure 2 shows the model in a storage position for storing the model out of service. Figure 3 shows the model in a pre-loading position for pre-loading a subsea terrain formation 500.

La manga 200 tiene una forma cilíndrica generalmente hueca alrededor de una dirección de manga S, en la que dicha manga 200 comprende un paso de manga para hacer pasar un monopilote 400. En este paso de manga pueden estar presentes medios de apriete y/o guía para ayudar a instalar el monopilote 400. La manga 200 comprende adicionalmente una parte principal 210, una parte superior 230 y varias partes de manga modulares 220; 221, 222, 223, que conectan la parte superior 230 a la parte principal 210 de manera desmontable no destructiva, por ejemplo, usando pernos y tuercas. La parte principal 210 está provista de una pluralidad de brazos de articulación 240 en una superficie exterior de la manga, definiendo dichos brazos de articulación 240 el casquillo de una articulación esférica, o al menos una de sus partes. The sleeve 200 has a generally hollow cylindrical shape about a sleeve direction S, wherein said sleeve 200 comprises a sleeve passage for passing a monopile 400. Tightening and/or guiding means may be present in this sleeve passage to assist in installing the monopile 400. The sleeve 200 further comprises a main part 210, an upper part 230 and several modular sleeve parts 220; 221, 222, 223, connecting the upper part 230 to the main part 210 in a non-destructively removable manner, for example, using bolts and nuts. The main part 210 is provided with a plurality of hinge arms 240 on an outer surface of the sleeve, said hinge arms 240 defining the socket of a ball-and-socket joint, or at least one of its parts.

El montaje de soporte 300 tiene un armazón 320 sustancialmente cilíndrico dispuesto alrededor de una dirección de soporte O, con una base 310 anular en el extremo proximal del armazón de soporte 320. La base 310 define una superficie de asentamiento que, durante su uso, descansa sobre el lecho marino de una formación de terreno submarino. El montaje de soporte 300 comprende adicionalmente una pluralidad de pies 350 para soportar y estabilizar el modelo 100. La realización mostrada está equipada con cuatro pies 351, 352, 353, 354 dispuestos simétricamente de manera rotatoria alrededor de la dirección de soporte O. The support assembly 300 has a substantially cylindrical frame 320 arranged about a support direction O, with an annular base 310 at the proximal end of the support frame 320. The base 310 defines a seating surface that, in use, rests on the seabed of a subsea terrain formation. The support assembly 300 further comprises a plurality of feet 350 for supporting and stabilizing the model 100. The embodiment shown is equipped with four feet 351, 352, 353, 354 symmetrically arranged in a rotational manner about the support direction O.

El montaje de soporte 300 incluye también unos miembros de posicionamiento 330 en forma de cilindros hidráulicos que se extienden entre el armazón de soporte 320 del montaje de soporte 300 y la superficie exterior de la manga 200. Los miembros de posicionamiento 330 definen un plano de posicionamiento perpendicular a la dirección de soporte O. The support assembly 300 also includes positioning members 330 in the form of hydraulic cylinders extending between the support frame 320 of the support assembly 300 and the outer surface of the sleeve 200. The positioning members 330 define a positioning plane perpendicular to the support direction O.

Los miembros de posicionamiento 330 están dispuestos para orientar la dirección de manga S con relación a la superficie de asentamiento de la base 310. La realización mostrada comprende cuatro miembros de posicionamiento 331,332, 333, 334 que están dispuestos simétricamente de manera rotatoria alrededor de la dirección de soporte O en el plano de orientación. Como consecuencia, el riesgo de fallo se reduce por la presencia de al menos dos miembros de posicionamiento que pueden poner la manga en una orientación ajustada. En particular, los miembros de posicionamiento 330 están conectados directamente a la manga 200. The positioning members 330 are arranged to orient the sleeve direction S relative to the seating surface of the base 310. The embodiment shown comprises four positioning members 331,332, 333, 334 which are arranged symmetrically in a rotational manner about the support direction O in the orientation plane. As a consequence, the risk of failure is reduced by the presence of at least two positioning members which can bring the sleeve into an adjusted orientation. In particular, the positioning members 330 are directly connected to the sleeve 200.

El montaje de soporte 300 incluye adicionalmente unas superficies de articulación esféricas 340, definiendo las superficies esféricas 340 la bola de la articulación esférica, o al menos una de sus partes. La realización mostrada comprende cuatro superficies esféricas 341, 342, 343, 344 que están dispuestas simétricamente de manera rotatoria alrededor de la dirección de soporte O. En particular, los miembros de posicionamiento 330 y las superficies de articulación esféricas 340 están dispuestos alternativamente en una dirección circunferencial del modelo 100. The support assembly 300 further includes spherical articulation surfaces 340, the spherical surfaces 340 defining the ball of the ball joint, or at least a portion thereof. The embodiment shown comprises four spherical surfaces 341, 342, 343, 344 that are rotationally symmetrically arranged about the support direction O. In particular, the positioning members 330 and the spherical articulation surfaces 340 are arranged alternately in a circumferential direction of the model 100.

La figura 4 muestra el modelo en una posición bajada sobre el lecho marino 510 de la formación de terreno 500. El lecho marino 510 soporta la superficie de asentamiento de la base 310. Los pies 350 se aplican al lecho marino 510 con la ayuda de cilindros hidráulicos para soportar adicionalmente el modelo 100. Opcionalmente, se pueden usar también uno o más pies 350 para precargar la formación de terreno submarino 500. Figure 4 shows the model in a lowered position onto the seabed 510 of the terrain formation 500. The seabed 510 supports the seating surface of the base 310. The feet 350 are applied to the seabed 510 with the aid of hydraulic cylinders to further support the model 100. Optionally, one or more feet 350 may also be used to preload the subsea terrain formation 500.

En el entorno de alta mar con un lecho marino 510 horizontalmente uniforme, la dirección de manga S coincidirá con la dirección de soporte O a alinear correctamente con una dirección de instalación vertical V determinada por el entorno, más específicamente, la superficie de agua 610 de la formación de agua 600. La manga 200 tiene una altura predeterminada en la dirección de instalación vertical V de manera que, en la posición bajada, la parte superior 230 está encima, al menos parcialmente, de la superficie de agua 610. Puesto que el modelo está sobresaliendo del agua, el monopilote no comenzará a oscilar debido a las corrientes y las olas. Esto hace más fácil la inserción del monopilote en la manga. In the offshore environment with a horizontally uniform seabed 510, the sleeve direction S will coincide with the support direction O to properly align with a vertical installation direction V determined by the environment, more specifically, the water surface 610 of the water formation 600. The sleeve 200 has a predetermined height in the vertical installation direction V such that, in the lowered position, the top 230 is at least partially above the water surface 610. Since the model is protruding out of the water, the monopile will not start to swing due to currents and waves. This makes insertion of the monopile into the sleeve easier.

Las figuras 5A-D muestran el modelo 100 mostrado en las figuras 1-3 durante su uso en diversas etapas de un método para instalar un monopilote 400, por ejemplo, desde un buque de elevación pesada (p. ej., un buque grúa), en una formación de terreno submarino 500. Figures 5A-D show the model 100 shown in Figures 1-3 during use at various stages of a method for installing a monopile 400, for example, from a heavy lift vessel (e.g., a crane vessel), into a subsea ground formation 500.

La figura 5A muestra el modelo 100, después de bajar dicho modelo 100 desde una posición en el exterior con respecto al buque de elevación pesada, en una posición bajada sobre un lecho marino 510 horizontalmente no uniforme de la formación de terreno 500. En esta posición bajada, la dirección de manga S coincide con la dirección de soporte O, que es casi perpendicular al lecho marino. Figure 5A shows the model 100, after lowering said model 100 from a position outside the heavy lift vessel, in a lowered position on a horizontally non-uniform seabed 510 of the terrain formation 500. In this lowered position, the beam direction S coincides with the support direction O, which is almost perpendicular to the seabed.

La figura 5B muestra el modelo después de orientar la manga 200 con relación a la superficie de asentamiento de la base 310. A fin de alinear correctamente la dirección de manga S, los miembros de posicionamiento 330 orientan la manga de manera que la dirección de manga S coincide con la dirección de instalación vertical V. Esto hace posible instalar un monopilote 400 en una dirección vertical, a pesar del lecho marino 510 horizontalmente no uniforme. Figure 5B shows the model after orienting the sleeve 200 relative to the base seating surface 310. In order to correctly align the sleeve direction S, the positioning members 330 orient the sleeve so that the sleeve direction S coincides with the vertical installation direction V. This makes it possible to install a monopile 400 in a vertical direction, despite the horizontally non-uniform seabed 510.

La figura 5C muestra el modelo 100 durante la etapa de introducir el monopilote 400 en la manga 200 orientada que se muestra en la figura 5B. El monopilote 400 se baja desde una posición en el exterior hasta la formación de terreno 500, estando el monopilote 400 alineado con la dirección de manga S para instalar dicho monopilote 400 en la dirección de instalación vertical V a través de la manga 200 orientada. Por ejemplo, el monopilote 400 se puede bajar usando una grúa del buque de elevación pesada. Figure 5C shows the model 100 during the step of inserting the monopile 400 into the oriented sleeve 200 shown in Figure 5B. The monopile 400 is lowered from an outside position into the ground formation 500, with the monopile 400 aligned with the sleeve direction S to install the monopile 400 in the vertical installation direction V through the oriented sleeve 200. For example, the monopile 400 may be lowered using a heavy lift ship crane.

Durante la inserción, el monopilote 400 puede desviarse de su orientación prevista, es decir, la dirección de instalación vertical V. Por ejemplo, debido a los movimientos del buque causados por las olas y las corrientes de agua. En principio, el modelo corregirá esta desviación y forzará el monopilote a la dirección de manga S, que coincide con la dirección de instalación vertical V. Sin embargo, si las desviaciones laterales del monopilote llegan a ser demasiado grandes, las fuerzas ejercidas sobre la manga pueden exceder un umbral predeterminado. Por lo tanto, el modelo de instalación 100 está adaptado para reorientar temporalmente la dirección de manga S cuando la componente de la fuerza lateral ejercida sobre la manga 200 es demasiado grande, por ejemplo, cuando se excede un valor umbral con relación a la componente de la fuerza lateral. Si las fuerzas debidas a las desviaciones del monopilote llegan a ser demasiado grandes sobre el modelo, los miembros de posicionamiento 330, p. ej., los cilindros hidráulicos, pueden realizar un movimiento de amortiguación al permitir que la manga siga el movimiento del monopilote. Así, se podrá amortiguar un movimiento relativamente grande del monopilote 400 en la manga 200 y será posible instalar el monopilote 400 en la dirección de instalación vertical V. During insertion, the monopile 400 may deviate from its intended orientation, i.e. the vertical installation direction V. For example, due to ship motions caused by waves and water currents. In principle, the model will correct for this deviation and force the monopile into the beam direction S, which coincides with the vertical installation direction V. However, if the lateral deviations of the monopile become too large, the forces exerted on the beam may exceed a predetermined threshold. Therefore, the installation model 100 is adapted to temporarily reorient the beam direction S when the lateral force component exerted on the beam 200 is too large, for example, when a threshold value relative to the lateral force component is exceeded. If the forces due to the deviations of the monopile become too large on the model, the positioning members 330, e.g. Hydraulic cylinders, for example, can perform a damping movement by allowing the sleeve to follow the movement of the monopile. Thus, a relatively large movement of the monopile 400 in the sleeve 200 can be damped and it will be possible to install the monopile 400 in the vertical installation direction V.

Una vez que el monopilote está completamente insertado en la manga y está tocando el lecho marino, dicha manga mantiene su posición vertical. La grúa elevadora pesada se desconecta a continuación del monopilote y recoge una herramienta de martilleo. El martillo impulsa hacia abajo el monopilote, al interior del lecho marino, mientras que la manga mantiene la posición vertical. Once the monopile is fully inserted into the sleeve and is touching the seabed, the sleeve maintains its vertical position. The heavy lifting crane then disconnects from the monopile and picks up a hammering tool. The hammer drives the monopile down into the seabed while the sleeve maintains the vertical position.

La figura 5D muestra el modelo 100 después de instalar el monopilote 400 en la formación de terreno submarino 500, durante la retirada del modelo 100. Este modelo se puede reutilizar para instalar otro monopilote. Figure 5D shows model 100 after installing monopile 400 in subsea ground formation 500, during removal of model 100. This model can be reused to install another monopile.

Si este otro monopilote es de un tipo diferente o se instala en un entorno diferente, es deseable ajustar el modelo 100 con este fin. Por ejemplo, la posición de los pies 350 con relación a la base puede ajustarse según las propiedades del lecho marino 510. Además, es posible también ajustar la manga, por ejemplo, las partes de manga modulares 220 pueden ajustar al nivel del agua la altura de la manga 200, o se puede usar otra manga en combinación con el mismo montaje. Preferiblemente, la altura de la manga se ajusta para subir por encima del nivel del agua. If this other monopile is of a different type or is installed in a different environment, it is desirable to adjust the model 100 for this purpose. For example, the position of the feet 350 relative to the base can be adjusted according to the properties of the seabed 510. In addition, it is also possible to adjust the sleeve, for example, the modular sleeve parts 220 can adjust the height of the sleeve 200 to the water level, or another sleeve can be used in combination with the same assembly. Preferably, the height of the sleeve is adjusted to rise above the water level.

Otras realizaciones alternativas y equivalentes de la presente invención se pueden concebir dentro de la idea de la invención, como será evidente para el experto en la técnica. El alcance de la invención está limitado solamente por las reivindicaciones adjuntas. Other alternative and equivalent embodiments of the present invention may be conceived within the inventive spirit, as will be apparent to the person skilled in the art. The scope of the invention is limited only by the appended claims.

Lista de signos de referenciaList of reference signs

100. Modelo 100. Model

200. Manga 200. Sleeve

210. Parte principal 210. Main part

220. Parte modular de manga 220. Modular sleeve part

230. Parte superior 230. Top

240. Brazo de articulación 240. Articulating arm

300. Montaje de soporte 300. Mounting bracket

310. Base anular 310. Ring base

320. Armazón de soporte 320. Support frame

330. Miembro de posicionamiento 330. Positioning Member

340. Superficies de articulación esféricas 340. Spherical joint surfaces

350. Pies 350. Feet

400. Monopilote 400. Monopile

500. Formación de terreno submarino 500. Formation of underwater terrain

510. Lecho marino 510. Seabed

600. Formación de agua 600. Formation of water

610. Superficie de agua 610. Water surface

O. Dirección de soporte O. Support Address

R. Punto de rotación R. Rotation point

S. Dirección de manga S. Manga direction

V. Dirección de instalación vertical V. Vertical installation direction

Claims

1. Offshore installation model (100) for installing a monopile (400) in a subsea ground formation (500), comprising:

- a sleeve (200) with a sleeve passage extending through the sleeve in a sleeve direction (S), said sleeve passage being adapted to receive the monopile (400) and to pass the monopile (400) through the sleeve (200) in the sleeve direction (S); and

- a support assembly (300) comprising a base (310) defining a seating surface and a support frame (320) extending from the base (310),

wherein the installation pattern (100) comprises positioning members (330) for reorienting the sleeve direction (S) relative to the seating surface, said positioning members (330) being adapted to reorient the sleeve direction (S) relative to the seating surface based on a force applied to the sleeve,

1. A method of installing a sleeve comprising: ...

2. Offshore installation model (100) according to claim 1, wherein the positioning members (330) are adapted to reorient the sleeve direction (S) relative to the seating surface in the direction of the force acting on the sleeve when the threshold is exceeded and/or

wherein the positioning members (330) are adapted to reorient the sleeve direction (S) relative to the seating surface towards a vertical installation direction (V) relative to the surroundings when the force applied to the sleeve falls below the threshold or a second threshold, which is less than the threshold.

3. An offshore installation model (100) according to claim 2, wherein the force applied to the sleeve is maintained below that threshold for a predetermined time.

4. An offshore installation model (100) according to claim 2 or 3, wherein the environment is an offshore environment.

5. An offshore installation model (100) according to any one of the preceding claims, wherein at least three positioning members (331, 332, 333, 334) are rotationally symmetrical in an orientation plane.

6. Offshore installation model (100) according to any one of the preceding claims, wherein the sleeve (200) and the support assembly (300) together comprise spherical joint elements which together define a ball and socket of a spherical joint and allow a rotation of the sleeve relative to the support assembly (300) about a rotation point (R).

7. An offshore installation model (100) according to claim 6, wherein the sleeve is formed by hinge elements provided on the sleeve (200) and the ball is formed by hinge elements provided on the support assembly (300).

8. An offshore installation model (100) according to claim 7, said spherical hinge elements of the sleeve being formed by a plurality of hinge arms (240) which are rotatably symmetrically provided on an outer surface of the sleeve (200); and

said spherical hinge members of the support assembly being formed by a plurality of spherical surfaces (340) that are rotationally symmetrically provided on the base (310) of the support assembly (300).

9. Offshore installation model (100) according to one of claims 6 to 8, wherein the point of rotation (R) of the ball joint coincides with a point of a passage opening of the base (310), said passage opening being provided for the monopile (400) to pass into the interior of the underwater ground formation (500).

10. An offshore installation model (100) according to any one of the preceding claims, wherein the support assembly (300) comprises at least one foot (350) for stabilizing the position of the support assembly (300) relative to the seabed of the subsea terrain formation (500).

11. Offshore installation model (100) according to one of the preceding claims, wherein the dimension of the sleeve (200) in the sleeve direction (S) is adjustable.

12. An offshore installation model (100) according to claim 11, wherein the sleeve (200) is arranged modularly by a main part (210) and an upper part (230) connected thereto.

13. Offshore installation model (100) according to claim 12, wherein the upper part (230) is connected to the main part (210) by at least one modular part (220).

14. Use of an offshore installation model (100) according to one of claims 1 - 13, in an offshore environment, comprising a land formation (500) with a seabed (510) and a water formation (600) with a water surface (610),

wherein the base (310) of the support assembly (300) is located on the seabed (510) of the land formation (500), and

wherein the sleeve (200) extends across the water surface (610) of the water formation (600).

15. Method for installing a monopile (400) in a subsea ground formation (500) by means of an installation model (100), comprising the steps of:

- arranging a base (310) of the installation model (100) on a seabed (510) of the underwater terrain formation (500);

- inserting the monopile (400) into a sleeve passage extending through a sleeve (200) of the installation model (100); and

- when a threshold value of a force applied to the sleeve (200) is passed, reorienting a sleeve direction (S) relative to a base seating surface (310), adjacent to the seabed, based on a force applied to the sleeve (200).

16. Method for installing a monopile (400) according to claim 15, comprising, before the step of introducing the monopile, the step of:

- orienting the direction of the sleeve (S) relative to the seating surface by means of positioning members (330).

17. Method for installing a monopile (400) according to claim 15 or claim 16 by means of an offshore installation model (100) according to any one of claims 1 to 13.