NO332557B1 - Offshorefundament for installasjon pa havbunnen samt fremgangsmate for installasjon av offshorefundamentet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et offshorefundament og en fremgangsmåte for installasjon av fundamentet på havbunnen med påmontert dekksutstyr, fortrinnsvis for vindturbiner eller olje og gass, i det fundamentet omfatter minst tre celler og minst et tårn anordnet fortrinnsvis sentrisk mellom cellene.

Nærmere bestemt består fundamentet av minst ett tårn (sylinder/kon) med en bredere fundamentkonstruksjon i bunnen. En målsetting med slike fundamenter er å kunne sammenstille et fundament og dekksutstyr (toppside) nær land å kunne slepe komplette enheter ut til offshorelokasjonen og installere ved ballastering. Fundamentet er fortrinnsvis av typen monotårn gravitasjonsfundament eller et skjørtepelet fundament, et "volumfundament" fortrinnsvis bygget av betong eller stål som er selvflytende i alle temporære flytefaser. Slike fundamenter har ofte en nedre grense for vanndyp som man kan oppnå stabilitet i flytefaser uten at man bruker hjelpemidler. Dette er spesielt en utfordring hvis man ønsker full sammen-stilling av fundament og topside/vindturbin nær land. En kjent løsning for å oppnå flytestabilitet for monotårnfundamenter er å benytte seg av temporær oppdrift i form av separate oppdriftstanker som monteres på konstruksjonen før installasjon og som demonteres etter at fundamentet er kommet på plass. Det siste for at man skal unngå at disse tankene drar på seg store bølgelaster. Slike temporære flyte-legemer vil medføre kostbare marine operasjoner både før og etter installasjon.

En annen kjent løsning er å montere permantente oppdriftstanker som blir stående etter installasjon, men som da har den ulempe at de pådrar seg store ekstra bølgelaster som konstruksjonen må kunne motstå gjennom sin levetid.

Et mål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en konstruksjon som har full stabilitet i alle flytefaser, inklusiv installasjon på feltet, på vanndyp som normalt er for grunne til å oppnå slik stabilitet for denne typen fundamenter.

Et annet mål er at den ovenfor omtalte stabilitet skal oppnås på en måte som ikke krever kostbare marine operasjoner før og etter installasjon og som heller ikke pådrar seg store bølgelaster under operasjon.

Et ytterligere mål er at konstruksjonen eller offshorefundamentet skal kunne fjernes fra havbunnen på en enkel og kostnadseffektiv måte.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et offshorefundament for installasjon på havbunnen med påmontert dekksutstyr, fortrinnsvis for vindturbiner eller olje og gass, i det fundamentet omfatter minst tre celler og minst ett tårn anordnet fortrinnsvis sentrisk mellom cellene, kjennetegnet ved at de minst tre celler er anordnet med innvendige glidbare bøtteceller som i en uttrukket tilstand ved installasjon av fundamentet på havbunnen stikker opp gjennom vannlinjen og i en nedsenket tilstand er anordnet innen de minst tre celler.

Foretrukne utførelsesformer av offshorefundamentet er videre utdypet i kravene to til og med seks.

Videre oppnås målene med foreliggende oppfinnelser ved at fremgangsmåte for installasjon av et offshorefundament med påmontert dekksutstyr, fortrinnsvis for vindturbiner eller olje- og gass, idet fundamentet omfatter minst tre celler og minst et tårn anordnet fortrinnsvis sentrisk mellom cellene, kjennetegnet ved at de minst tre celler anordnes med innvendige glidbare bøtteceller, bøttecellenes øvre område posisjoneres over vannoverflaten under installasjon og nedsenking av fundamentet til havbunnen i det luft er fanget i bøttecellenes hulrom dannet mellom bøttecellenes innvendige vegg- og toppoverflate og vannoverflaten og etter installasjon av fundamentet på havbunnen slippes luften i hulrommet ut og bøttecellene senkes ned i cellene.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen skal i det følgende forklares med henvisning til figurene, hvor

figur 1 viser et offshorefundament med påmontert dekksutstyr ifølge oppfinnelsen,

figur 2 viser et planriss gjennom snittet 2-2 i figur 1,

figur 3 viser en detalj av en bøttecelle til offshorefundamentet i figur 1 og figur 2, og

figur 4a-h viser offshorefundamentet i en trinnvis fase fra bygging til det er installert på havbunnen.

Med henvisning spesielt til figur 1, 2 og 3 er et offshorefundament 1 vist. Fundamentet 1 består av minst tre celler 3 og minst et tårn 13 anordnet fortrinnsvis sentrisk mellom cellene 3. Dekksutstyr 20 i form av en vindturbin er anordnet på tårnet 13. Cellene 3 er anordnet med innvendige glidbare bøtteceller 6 som i en uttrukket tilstand ved installasjon av fundamentet 1 på havbunnen 25 stikker opp gjennom vannlinjen 26 hvor de i en nedsenket tilstand er anordnet innen de minst tre celler 3.

Spesielt med henvisning til figur 3 er de glidbare bøtteceller 6 vist som sylindre med en øvre topplate 7 og en nedre utvendig periferisk flenskonstruksjon 8 . Cellene 3 er anordnet med en innvendig øvre ringbjelke 4 hvilket medfører at når de glidbare bøtteceller 6 er i en uttrukket tilstand vil de støte og stoppe mot denne innvendige øvre ringbjelke 4.

Bøttecellene 6 kan være anordnet med en ventil 11 for utslipp eller innføring av luft henholdsvis ut av eller inn i bøttecellenes hulrom dannet mellom bøtte-cellenes innvendige vegg- og toppoverflate 9, 10 og vannoverflaten 16.

Bøttecellene 6 kan være laget av stål eller betong eller en kombinasjon av disse materialer samt andre egnede materialer.

Bøttecellene 6 kan også være anordnet med minst ett teleskopledd i form av minst en sylinderkappe på utsiden av den innvendige bøttecelle 6. Figur 4a-4h viser en trinnvis oppbygging av offshorefundamentet 1 til det er ballastert og installert på havbunnen 25. Figur 4a viser cellene 3 med de innvendige anordnede glidbare bøtteceller 6 i en flytende tilstand. Figur 4b viser det komplette offshorefundamentet 1 med det påmonterte tårnet 13. Figur 4c viser ballastering og nedsenkning av offshorefundamentet 1 idet de glidbare bøtteceller 6 er i en delvis utstrukket tilstand. Figur 4d viser videre ballastering inntil de glidbare bøtteceller er i en uttrukket tilstand hvor den nedre utvendige periferiske flenskonstruksjonen 8 støter mot den innvendige øvre ringbjelke 4. Den utvendige vannlinje 26 og den innvendige vannoverflate 16 er her vist. Hulrommet som innesluttes av vannoverflaten 16 og bøttecellenes innvendige vegg- og toppoverflate 9,10 er fylt med luft, og cellene 3 er fylt med vann.. Figur 4e viser fylling av fast ballast for transport av fundamentet 1 til installasjonsstedet. Figur 4f viser ballastering av offshorefundamentet 1 ved påmontering av dekksutstyr 20. Figur 4g viser deballastering av offshorefundamentet 1 med påmontert dekksutstyr 20 ved transport til installasjonsstedet. Figur 4h viser offshorefundamentet 1 installert på havbunnen 25. Etter installasjonen åpnes ventilen 11 og luften i bøttecellene 6 slippes ut slik at disse synker ned i cellene 3. Ekstra ballast 27 er også vist innført i offshorefundamentets nedre tårnområde.

Offshorefundamentet 1 oppnår full stabilitet i alle flyttefaser, inklusiv installasjon på feltet. Dette oppnås ved anvendelse av de glidbare bøtteceller 6 (fortrinnsvis i stål, men betong og andre materialer kan brukes), som går igjennom vannlinjen og som øker vannplan- treghetsmomentet markant. Konstruksjonen i følge oppfinnelsen fører til at man oppnår full effekt av bøttecellene under installasjon og at disse forsvinner ned i fundamentkonstruksjonen etter installasjon for å unngå økte bølgelaster. Det kreves ikke at man aktivt styrer oppdriften i bøtte-cellene 6. Det er den fangede luften som hever de glidbare bøtteceller 6 eller sylinderne over vannlinjen til enhver tid og løfter de til den nedre utvendige periferiske flenskonstruksjonen 8 stopper mot den innvendige øvre ringbjelke 4 i cellene 3. De glidbare bøttecellene 6 vil da fungere som faste oppdriftslegemer inntil fundamentet 1 er plassert på havbunnen 26. Etter at installasjonen er utført åpnes ventilen 11 og luften i bøttecellene 6 slippes ut slik at disse synker ned i cellene 3.

Eventuell fjerning av offshorefundamentet 1 vil skje i motsatt rekkefølge, man vil pumpe luft inn i de glidbare bøttecellene 6 til de stiger opp over vannlinjen 26 og stopper mot ringbjelken 4. Deretter vil man kunne heve fundamentet 1 ved å pumpe vann ut av det sentrale kammer og tårnet 13. Deretter kan offshorefundamentet 1 slepes i land og demonteres i sine respektive deler.

I den viste utførelse av offshorefundamentet 1 er cellene 3 eller kassen ca halvparten av vanndypet og bøttene 6 med tilsvarende høyde slik at de så vidt stikker opp under installasjonen. Ved dypere vann kan disse bøttecellene får ytterligere en stålsylinderkappe på utsiden, ekstra teleskopledd, som tillater at kassehøyden reduseres til ca en tredjedel av vanndypet og bøttecellen 6 og den ekstra sylinderkappen har tilsvarende høyde slik at bøttecellen stikker opp gjennom vannlinjen 26.

Claims (7)

1. Offshorefundament (1) for installasjon på havbunnen (25) med påmontert dekksutstyr (20), fortrinnsvis for vindturbiner eller olje og gass, i det fundamentet (1) omfatter minst tre celler (3) og minst ett tårn (13) anordnet fortrinnsvis sentrisk mellom cellene (3), karakterisert vedat de minst tre celler (3) er anordnet med innvendige glidbare bøtteceller (6) som i en uttrukket tilstand ved installasjon av fundamentet (1) på havbunnen (25) stikker opp gjennom vannlinjen (26) og i en nedsenket tilstand er anordnet innen de minst tre celler (3).

2. Offshorefundament (1) ifølge krav 1, karakterisert vedat de glidbare bøtteceller (6) er sylindre med en øvre topplate (7) og en nedre utvendig periferisk flenskonstruksjon (8), og de minst tre celler (3) er anordnet med en innvendig øvre ringbjelke (4) hvorved den nedre utvendige periferiske flenskonstruksjon støter mot den innvendige øvre ringbjelke når de glidbare bøtteceller (6) er i en uttrukket tilstand.

3. Offshorefundament (1) ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat bøttecellene (6) er anordnet med en ventil (11) for utslipp eller innføring av luft henholdsvis ut av eller inn i bøttecellenes hulrom dannet mellom bøttecellenes innvendige vegg- og toppoverflate (9,10) og vannoverflaten (16).

4. Offshorefundament (1) ifølge et hvert av de foregående krav,karakterisert vedat bøttecellene (6) er av stål.

5. Offshorefundament (1) ifølge et hvert av kravene 1-3, karakterisert vedat bøttecellene (6) er av betong.

6. Offshorefundament (1) ifølge et hvert av de foregående krav,karakterisert vedat bøttecellene (6) er anordnet med minst et teleskopledd i form av minst en sylinderkappe på utsiden av den innvendige bøttecelle (6).

7. Fremgangsmåte for installasjon av et offshorefundament (1) med påmontert dekksutstyr (20), fortrinnsvis for vindturbiner eller olje- og gass, idet fundamentet (1) omfatter minst tre celler (3) og minst et tårn (13) anordnet sentrisk mellom cellene (3), karakterisert vedat de minst tre celler (3) anordnes med innvendige glidbare bøtteceller (6), bøttecellenes øvre område posisjoneres over vannlinjen (26) under installasjon og nedsenking av fundamentet (1) til havbunnen (25) i det luft er fanget i bøttecellenes hulrom dannet mellom bøttecellenes innvendige vegg-og toppoverflate (9, 10) og vannoverflaten (16) og etter installasjon av fundamentet (1) på havbunnen (25) slippes luften i hulrommet ut og bøttecellene (6) senkes ned i cellene (3).