BE1019832A4 - Inrichting voor het vervaardigen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, bijbehorende werkwijze en samenstel van de inrichting en een opvijzelbaar platform. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting voor het vervaardigen ven een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een onderwaterbodem gedreven aantal palen omvat. De inrichting omvat een positioneerraamwerk van een aantal onderling verbonden, volgens het geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers, die zijn ingericht om een in de onderwaterbodem te drijven paal te ontvangen en te geleiden, waarbij de geleidingskokers meetmiddelen omvatten die zijn ingericht om de hoogte van een in de geleidingskokers aanwezige paal te bepalen. De uitvingding betreft eveneens een werkwijze en een samenstel van een opvijzelbaar platform en de inrichting.

Description

Inrichting voor het vervaardigen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, bijbehorende werkwijze en samenstel van de inrichting en een opvijzelbaar platform

De uitvinding betreft een inrichting en een werkwijze voor het vervaardigen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een hoeveelheid palen omvat, die in een onderwaterbodem zijn gedreven volgens een geometrisch patroon. De uitvinding betreft eveneens een samenstel van een opvijzelbaar platform een eraan gekoppelde inrichting, waarmee de werkwijze kan worden uitgevoerd.

De uitvinding zal hieronder worden toegelicht aan de hand van een offshore windturbine. De verwijzing naar een windturbine impliceert geenszins dat de uitvinding is beperkt tot het gebruik in het kader van een dergelijke windturbine. Het positioneerraamwerk en de werkwijze kunnen eveneens worden toegepast op elke andere structuur, zoals jetties, radar en andere torens, platforms, en dergelijke. De steunstructuur van een windturbine heeft gewoonlijk een slank ontwerp, bijvoorbeeld in de vorm van een buis of paal. Deze paalstructuur dient te worden gekoppeld aan een fundering in de grond. Voor offshore windturbines die in relatief ondiep water worden geplaatst is het mogelijk gebruik te maken van één mast die zich vanaf de machineriebehuizing van de windturbine tot aan de fundering uitstrekt. Naast een dergelijke 'monopaal' constructie kan de steunstructuur van een offshore windturbine ook een buisvormig bovengedeelte omvatten en een ondergedeelte in de vorm van een vakwerkstructuur, ook wel aangeduid als een jacket. Een groot gedeelte van de jacket strekt zich onder water uit alwaar de jacket steun vindt op een onderwaterbodem, in veel gevallen de onderwaterbodem.

Een bekende werkwijze voor het verschaffen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine, omvat het verschaffen van een offshore platform in de nabijheid van de voorziene locatie voor de fundering, het vaststellen van de locatie voor iedere paal, het vervolgens manipuleren van elke paal met behulp van een op het platform aanwezige hijskraan en het in het onderwaterbodem drijven van elke paal. Eens alle palen in het onderwaterbodem zijn aangebracht volgens het gewenste geometrische patroon, aldus de fundering vormend, wordt de jacket op de door de hoeveelheid palen gevormde fundering aangebracht door benen van de jacket in de palen aan te brengen (ook wel aangeduid met de engelse term ‘pin piling’) of, in een alternatieve werkwijze rondom de palen aan te brengen (ook wel aangeduid met de engelse term ‘sleeve piling’). De palen zijn in beide gevallen ingericht om de benen van de jacket te kunnen ontvangen, bijvoorbeeld door holle palen te voorzien (pin piling) of holle benen van de jacket (sleeve piling).

Het zal duidelijk zijn dat het van het grootste belang is de palen niet alleen op de correcte posities in de grond te dringen maar er tevens voor te zorgen dat de palen in hoofdzaak onder een loodrechte hoek in de onderwaterbodem worden aangebracht. Verder is van groot belang dat de hoogte van de in de onderwaterbodem aangebrachte funderingspalen gelijk is of in ieder geval nauwkeurig bekend is voordat de jacket op de funderingspalen wordt aangebracht. Gelet op de grote afmetingen van structuren als windturbines kan in veel gevallen slechts een maximale afwijking van 1° ten opzichte van de verticale richting worden toegestaan. Om de hoogte van de in de onderwaterbodem aangebrachte palen te bepalen wordt doorgaans gebruik gemaakt van een duiker of onderwaterrobot die de situatie ter plaatse in kaart brengt. Dit is tijdrovend.

De uitvinding beoogt te voorzien in een inrichting en werkwijze voor het verschaffen van een fundering zoals hierboven toegelicht met een grotere nauwkeurigheid dan met de bekende inrichting en werkwijze mogelijk is.

De uitvinding verschaft hiertoe een inrichting die een positioneerraamwerk omvat van een aantal onderling verbonden, volgens een geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers, die zijn ingericht om een in de onderwaterbodem te drijven paal te ontvangen en te geleiden, waarbij de geleidingskokers meetmiddelen omvatten die zijn ingericht om de hoogte van een in de geleidingskokers aanwezige paal te bepalen.

De geleidingskokers van het positioneerraamwerk zijn ingericht om palen te ontvangen en te geleiden wanneer deze in de onderwaterbodem worden gedreven. Hiertoe kunnen zij desgewenst voorzien zijn van inwendige steunribben voor de palen die zich vanaf de bovenrand slechts over een bepaalde hoogte van de geleidingskokers uitstrekken. Om het positioneerraamwerk eenvoudig te kunnen verwijderen nadat de palen in de onderwaterbodem zijn aangebracht, worden de palen doorgaans tot voorbij de steunribben in de onderwaterbodem gedreven waardoor de palen vrijkomen van de steunribben. Doordat de inrichting volgens de uitvinding meetmiddelen omvat die zijn ingericht om de hoogte (van het bovenvlak) van een in de geleidingskokers aanwezige paal te bepalen, wordt het mogelijk de palen nauwkeurig in de onderwaterbodem aan te brengen, zowel met betrekking tot hun positie als met betrekking tot hun hoogte waardoor de hellingsgraad ten opzichte van de verticale richting van een op de fundering geplaatste jacket nauwkeurig kan worden ingesteld.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting omvatten de meetmiddelen een vloeistofhoogtemeter (CLEM eenheid) die is ingericht om de verticale hoogte te meten van een aanslag, die beweegbaar is vanaf een onderste referentiehoogte tot tenminste de bovenrand van een in de geleidingskoker aanwezige paal en die met de paal kan worden gekoppeld. Een onderwater vloeistofhoogtemeter is op zich bekend. Dergelijke toestellen zijn in staat dieptemetingen onder water uit te voeren door middel van een vloeistofhoogtemeting, en wel onafhankelijk van de waterdruk (die groot kan zijn op typische dieptes), de temperatuur, de zoutgraad, en getijdenstromingen, in tegenstelling tot conventionele dieptemetingen die zijn gebaseerd op het meten van de waterdruk. De vloeistofhoogtemeter wordt volgens onderhavige uitvoeringsvorm gekoppeld aan de aanslag, bijvoorbeeld dusdanig dat de vloeistofhoogtemeter meebeweegt met de aanslag. De aanslag is koppelbaar met de paal, en bijvoorbeeld ingericht om op de bovenrand van een in de onderwaterbodem gedreven paal te steunen. Eens de aanslag is gekoppeld met een in de onderwaterbodem aangebrachte paal, en aldus is gefixeerd in een meetpositie, kan de hoogte van de aanslag - en derhalve de hoogte van de (bovenrand van de) paal - eenvoudig worden bepaald door uitlezing van de vloeistofhoogtemeter. De uitlezing gebeurt doorgaans door afgifte van een elektrisch signaal dat via daartoe geëigende bekabeling naar een, bij voorkeur op het platform aanwezige, gegevensverwerker wordt geleid.

Voor een goede werking is het voordelig elke geleidingskoker te voorzien van tenminste één vloeistofhoogtemeter met bijbehorende aanslag. Een nauwkeuriger meting wordt bereikt wanneer de geleidingskokers meerdere vloeistofhoogtemeters met bijbehorende aanslag omvatten, bij voorkeur in de omtreksrichting van de geleidingskoker op regelmatige verdeelde afstand van elkaar geplaatste vloeistofhoogtemeters met bijbehorende aanslagen, bijvoorbeeld 2.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de meetmiddelen een verplaatsingsmeter die is ingericht om de verplaatsing te meten van een aanslag, die beweegbaar is vanaf een onderste referentiehoogte tot tenminste de bovenrand van een in de geleidingskoker aanwezige paal, en die met de paal kan worden gekoppeld, met meer voorkeur in combinatie met een vloeistofhoogte verschilmeter, die in hoofdzaak op de geleidingskokers aangebrachte vloeistofhouders omvat, die onderling zijn verbonden met een ringleiding, waarbij de vloeistofhouders zijn voorzien van vloeistof niveaumeters. Het heeft in verband met de relatief beperkte ruimte de voorkeur als de aanslag dezelfde is als de aanslag die voor de hierboven beschreven vloeistofhoogtemeter wordt gebruikt. De verplaatsingsmeter wordt volgens onderhavige uitvoeringsvorm eveneens gekoppeld aan de aanslag, bijvoorbeeld dusdanig dat de verplaatsingsmeter meebeweegt met de aanslag. De aanslag is zoals hierboven reeds werd aangehaald koppelbaar met de paal, en bijvoorbeeld ingericht om op de bovenrand van een in de onderwaterbodem gedreven paal te steunen. Eens de aanslag is gekoppeld met een in de onderwaterbodem aangebrachte paal, en aldus is gefixeerd in een meetpositie, kan de hoogte van de aanslag - en derhalve de hoogte van de (bovenrand van de) paal - ten opzichte van een referentiehoogte eenvoudig worden bepaald door uitlezing van de verplaatsingsmeter. Doordat de positie van de vloeistofhouders ten opzichte van de referentiehoogte van elke geleidingskoker bekend is kunnen door uitlezing van de vloeistofniveaus in de vloeistofhoogte verschilmeters de hoogteverschillen van de referentiehoogtes van de geleidingskokers onderling worden bepaald. Hiermee zijn tevens de hoogteverschillen van de aanslagen - en dus ook de hoogteverschillen tussen de palen - onderling bepaald omdat voor elke geleidingskoker het hoogteverschil tussen de referentiehoogte en de aanslaghoogte bekend is uit de verplaatsingmeting. De gecombineerde uitlezing kan in de vorm van een elektrisch signaal via daartoe geëigende bekabeling naar een, bij voorkeur op het platform aanwezige, gegevensverwerker worden geleid.

De aanslag kan in beginsel op elke wijze worden uitgevoerd. In een voorkeursuitvoeringsvorm is de aanslag beweegbaar gekoppeld met een aan de buitenzijde van de geleidingskokers voorziene verticale meetlat en omvat de omtreksmantel van de geleidingskokers uitsparingen waarin de aanslag tenminste vanaf de onderste referentiehoogte tot een meethoogte opneembaar is. Een dergelijke uitvoeringsvorm heeft als voordeel dat de meetmiddelen zich in hoofdzaak aan de buitenzijde van de geleidingskokers bevinden waardoor de doorgang van de funderingspalen minder wordt gehinderd en onderhoud en aflezing eenvoudiger maakt.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat een aanslag die in de radiale richting van de geleidingskoker beweegbaar is van een rustpositie op een grotere radius dan de radius van de paal, naar een meetpositie op een kleinere radius dan de radius van de paal. Door de aanslag in de rustpositie te brengen kan een funderingspaal relatief ongehinderd door een geleidingskoker in de onderwaterbodem worden gedreven. Eens de paal in positie is kan de aanslag in meetpositie worden gebracht door deze vanaf de bovenzijde van de paal te laten zakken totdat de aanslag in aanraking komt met de bovenrand van de betreffende paal. Een eenvoudige en robuuste inrichting wordt gekenmerkt doordat de aanslag scharnierend rond een horizontale as is verbonden met de meetlat en door rotatie rond deze as van de rustpositie in de meetpositie (en omgekeerd) kan worden gebracht.

Het heeft verder voordelen de inrichting volgens de uitvinding te kenmerken doordat de meetmiddelen een inclinometer omvatten die is ingericht om op de bovenrand van een in de onderwaterbodem gedreven paal te worden geplaatst. Een dergelijke inclinometer is op zich bekend en wordt bij voorkeur aangebracht op een steunplaat met grotere dwarsafmetingen dan de paaldiameter. De steunplaat is bijvoorbeeld aan de naar de paal toegekeerde zijde voorzien van een geleidingsconstructie om deze relatief eenvoudig op de bovenrand van een paal te laten steunen waarbij de geleidingsconstructie zich gedeeltelijk in de paal uitstrekt. Aan de van de paal afgekeerde zijde is de steunplaat voorzien van een hijsoog of dergelijke, waarmee de steunplaat met behulp van een kraan bijvoorbeeld vanaf een platform kan worden neergelaten op de paal. De steunplaat kan desgewenst ook zijn voorzien van een gyroscoop om mogelijke inclinatie van de steunplaat bij te sturen.

In een ander aspect van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarin de meetmiddelen een aantal optische camera’s omvatten. Dergelijke onderwatercamera’s zijn op zich bekend en kunnen op een aantal posities aan het positioneerraamwerk worden bevestigd. Het heeft voordelen het positioneerraamwerk aan de bovenzijde van de geleidingskokers te voorzien van een aantal camera’s die de doorgang van een funderingspaal tijdens het in de onderwaterbodem drijven ervan kunnen waarnemen. Ook heeft het voordelen een aantal camera’s ter hoogte van uitlezingen te voorzien, bijvoorbeeld bij de uitlezing van de vloeistofhoogteverschil meters.

Het positioneerraamwerk kan eventueel langs en onder geleiding van de spudpalen worden bewogen door elk de vakman bekend middel. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk het positioneerraamwerk op te hangen aan een aantal trekkabels, waarbij de kabels in lengte kunnen worden gevarieerd door op het werkdek van het platform aangebrachte lieren bijvoorbeeld. Met de lieren kan de kabellengte worden verkort of verlengd, waarbij het positioneerraamwerk respectievelijk wordt gehesen of neergelaten. In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding omvatten de meetmiddelen tevens een spanningsmeter voor het meten van de spanning in de hijskabels. Een geschikte spanningsmeter omvat een harpsluiting waarvan de harp is voorzien van een krachtmeter zoals deze gebaseerd op het gebruik van rekstrookjes of een magnetische krachtmeter.

Het positioneerraamwerk kan desgewenst zijn voorzien van middelen om het positioneerraamwerk langs de spudpalen van een offshore platform te geleiden van een hoge positie in de onmiddellijke nabijheid van het werkdek van het platform naar een lagere positie tot eventueel op of in de onmiddellijke nabijheid van de onderwaterbodem. Bij voorkeur zijn de geleidemiddelen dusdanig ingericht dat deze het positioneerraamwerk langs de spudpalen van het platform kunnen geleiden zodat het positioneerraamwerk in hoofdzaak horizontaal is uitgelijnd in de lagere positie. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door het positioneerraamwerk middels drie, en bij voorkeur middels vier kabels op te hangen, waarbij elke kabel onafhankelijk van de andere kabels in lengte kan worden gevarieerd door lieren. Dit is in het bijzonder van belang bij een onderwaterbodem die niet geheel vlak is.

Het positioneerraamwerk volgens de uitvinding omvat bij voorkeur een vakwerkstructuur met een op de hoekpunten ervan op afstand van elkaar opgesteld aantal geleidingskokers, die door buisvormige vakwerkelementen zijn verbonden. De afmetingen van het positioneerraamwerk in het vlak zijn in beginsel groter dan de afmetingen uit het vlak, waarbij de richting uit het vlak overeenkomt met een richting die evenwijdig is aan de hijs- of neerlaatrichting van het positioneerraamwerk. De geleidingskokers zijn ingericht om de in de onderwaterbodem te drijven palen te ontvangen en te geleiden, en omvatten bij voorkeur cilindrische mantels waarvan de lengteas evenwijdig aan de uit het vlak richting van het positioneerraamwerk verloopt. De geleidingskokers zijn volgens een geometrisch patroon gerangschikt welk patroon overeenkomt met het gewenste geometrische patroon van de funderingspalen. De buisvormige vakwerkelementen die zich tussen de geleidingskokers uitstrekken zorgen ervoor dat geleidingskokers in hoofdzaak in hun positie blijven tijdens het hijsen en neerlaten van het positioneerraamwerk. In onderhavige uitvoeringsvorm is het positioneerraamwerk ingericht om een bepaald geometrisch patroon van de funderingpalen te definiëren. Het is echter tevens mogelijk het positioneerraamwerk geometrisch aanpasbaar te maken, bijvoorbeeld door het positioneerraamwerk te voorzien van in lengte aanpasbare vakwerkelementen en/of door het positioneerraamwerk te voorzien van knooppunten die vakwerkelementen met elkaar verbinden en toelaten de hoek tussen vakwerkelementen aan te passen. Een dergelijke uitvoeringsvorm laat toe verschillende geometrische patronen van de funderingspalen te realiseren.

De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het vervaardigen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een onderwaterbodem gedreven aantal palen omvat. De uitgevonden werkwijze omvat het verschaffen van een inrichting volgens de uitvinding, het neerlaten van het positioneerraamwerk tot op of in de onmiddellijke nabijheid van de onderwaterbodem, het in de onderwaterbodem drijven van de palen doorheen de geleidingskokers van het positioneerraamwerk, en het middels de meetinrichting meten van tenminste het hoogteverschil tussen de in de geleidingskokers aanwezige palen.

De werkwijze omvat meer in het bijzonder vooreerst het vaststellen van de positie voor ten minste één paal en het dusdanig positioneren van het samenstel van platform en positioneerraamwerk dat ten minste één geleidingskoker van het positioneerraamwerk zich recht boven de genoemde paalpositie bevindt. Het aanbrengen van een eerste paal door de ten minste één geleidingskoker fixeert het positioneerraamwerk. In een dergelijke positie zullen de geleidingskokers voor de andere palen zich automatisch in hun correcte posities bevinden omdat hun onderlinge posities worden bepaald door het geometrische ontwerp van het positioneerraamwerk. Hierdoor is een positiebepaling voor elke paal afzonderlijk niet meer nodig. Het heeft voordelen wanneer het werkdek van het platform is voorzien van ten minste één opening, die is ingericht om een paal door te leiden en die verticaal is uitgelijnd met één van de geleidingskokers van het positioneerraamwerk waarbij een samenstel van platform en positioneerraamwerk dusdanig wordt gepositioneerd dat de opening (ook wel aangeduid met ‘moonpool’) zich recht boven genoemde paalpositie bevindt en is uitgelijnd met één van de geleidingskokers. In een dergelijke uitvoeringsvorm wordt het positioneerraamwerk ten minste gedeeltelijk in overlap gebracht met het opvijzelbaar platform (bij voorkeur aan de onderzijde van het platform) waarbij een belangrijk deel van het platform wordt overlapt. Het aanbrengen van een eerste paal door de opening en de overeenkomstige geleidingskoker fixeert het positioneerraamwerk met betrekking tot het platform.

De funderingspalen kunnen op elke wijze in de onderwaterbodem worden aangebracht zoals bijvoorbeeld door middel van een pneumatische of hydraulische hamer, doorgaans vanaf het platform.

In een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft omvattende de stap van het verwijderen van het positioneerraamwerk nadat tenminste het hoogteverschil werd gemeten, waarbij het verwijderen van het positioneerraamwerk wordt uitgevoerd door dit te heffen, eventueel onder geleiding van de spudpalen, van de lagere positie naar de hoge positie in de nabijheid van het werkdek van het platform.

De uitvinding betreft verder een werkwijze voor het op een fundering installeren van een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een middels de hierboven beschreven werkwijze in een onderwaterbodem aangebracht aantal palen omvat, de werkwijze omvattende het in of rond de palen aanbrengen van benen van de zich op hoogte bevindende massa, en het verankeren van de benen aan de palen door middel van mortelvoegen (grouting).

De werkwijze volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor toepassing met cilindrische (eventueel) holle funderingspalen die een buitendiameter hebben van ten minste 1.2 m, met meer voorkeur ten minste 1.5 m, en met de meeste voorkeur ten minste 1.8 m, en met een (eventuele) wanddikte van 0.01 tot 0.1 m, met meer voorkeur van 0.02 to 0.08 m, en met de meeste voorkeur van 0.04 to 0.06 m. Een bijzonder geschikt samenstel volgens de uitvinding omvat ten minste één circelvormige opening met een diameter van ten minste 1.5 m, met meer voorkeur ten minste 2.5 m, en met de meeste voorkeur ten minste 3.0 m.

De werkwijze volgens de uitvinding is verder bijzonder geschikt voor cilindrische (holle) funderingspalen met een lengte van meer dan 20 m, met meer voorkeur ten minste 25 m en met de meeste voorkeur ten minste 30 m, en een gewicht van 20 tot 250 ton, met meer voorkeur van 60 tot 200 ton, en met de meeste voorkeur van 75 tot 180 ton.

De uitvinding zal nu in meer detail worden uitgelegd onder verwijzing naar de tekeningen, zonder overigens daartoe te worden beperkt. In de figuren toont:

Fig. 1 schematisch een perspectivisch aanzicht van een inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 2 schematisch een perspectivisch aanzicht van een samenstel van een opvijzelbaar platform en een inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 3A schematisch een zicht vanaf de buitenzijde van een geleidingskoker met meetmiddelen volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 3B schematisch een zicht vanaf de binnenzijde van een geleidingskoker voorzien van de in figuur 3 A getoonde meetmiddelen volgens de uitvinding;

Fig. 3C schematisch een detailzicht van een meetlat met aanslag volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 4 schematisch een zijaanzicht van een vloeistofhoogteverschil meter volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 5 schematisch een zicht in perspectief van een inclinometer volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 6 - 12 schematische zijaanzichten van een samenstel van platform en positioneerraamwerk in een aantal, in verschillende stappen van de werkwijze ingenomen posities; en Fig. 13 schematisch een volgens de uitvinding op een fundering van palen geplaatste jacket van een windturbine.

Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een inrichting volgens de uitvinding getoond in de vorm van een positioneerraamwerk 1 dat op de hoekpunten vier cilindrische geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) omvat die zijn ingericht om een paal te ontvangen en te geleiden. De geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) zijn onderling star met elkaar verbonden door zijvakwerken (3a, 3b, 3c, 3d) die zijn opgebouwd uit een relatief groot aantal buisvormige structuurelementen (4a, 4b, 4c, 4d). Dwarsverbanden (5a, 5b, 5c, 5d) verbinden de zijvakwerken (3a, 3b, 3c, 3d) met een centrale verbindingsplaat 6 waardoor het vakwerk nog aan structurele stijfheid wint. Bijkomende vakwerkelementen kunnen worden toegevoegd om voldoende stijfheid op te bouwen.

De geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) worden in een vaste positie ten opzichte van elkaar gehouden door de zijvakwerken (3a, 3b, 3c, 3d) en de dwarsverbanden (5a, 5b, 5c, 5d) en wel dusdanig dat de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) volgens een geometrisch patroon zijn gerangschikt, welk patroon in de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm een vierhoek is met een zijde van ongeveer 20 m. Elk ander geometrisch patroon is echter mogelijk, zoals een driehoek of andere veelhoek, of een cirkel bijvoorbeeld.

Elke geleidingskoker (2a, 2b, 2c, 2d) omvat een cilindrische omtrekswand (23a, 23b, 23c, 23d) die door een basisplaat (21a, 21b, 21c, 2ld) wordt ondersteund, en waarmee het positioneerraamwerk 1 steun kan vinden op de onderwaterbodem. Het inwendige oppervlak van elke geleidingskoker (2a, 2b, 2c, 2d) is over althans een gedeelte van de lengte van de geleidingskoker voorzien van steunribben (22a, 22b, 22c, 22d) die een paal ondersteunen bij het door de geleidingskoker drijven van de paal. De afmetingen van de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) kunnen binnen brede grenzen worden gekozen, maar hebben in de getoonde uitvoeringsvorm een hoogte van ongeveer 6 m. Zoals schematisch is weergegeven in figuur 1 omvatten de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) meetmiddelen (25a, 25b, 25c, 25d) die zijn ingericht om de hoogte van een in de betreffende geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d) aanwezige paal 40 te bepalen.

Het positioneerraamwerk 1 is verder voorzien van middelen om het positioneerraamwerk 1 langs de spudpalen van een in figuur 2 getoond offshore platform te geleiden. Deze middelen omvatten in de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm een structuur met twee U-vormige eindvorken (8a, 8b) die vast zijn verbonden met de rest van het positioneerraamwerk 1 door middel van buisvormige elementen. Het positioneerraamwerk 1 is dusdanig gepositioneerd ten opzichte van het platform 10 dat een spudpaal (13a, 13b, 13c, 13d) van het platform 10 gedeeltelijk is opgenomen in de ruimte tussen de buitenste benen (9a, 10a, 9b, 10b) van de U-vormige eindvorken (8a, 8b), welke ruimte groot genoeg is om een spud pole te kunnen opnemen. Op deze wijze kan het positioneerraamwerk 1 naar beneden en/of naar boven worden geleid langs de spudpale(n). De middelen om het positioneerraamwerk 1 langs de spudpalen (13a, 13b, 13c, 13d) van het platform te geleiden omvatten tevens hijsmiddelen zoals op het werkdek van het platform 10 voorziene lieren 15.

Een opvijzelbaar platform 10, ingericht volgens de uitvinding wordt in figuur 2 getoond. Om redenen van duidelijkheid zijn een aantal gewoonlijk op een opvijzelbaar platform aanwezige structuren zoals een hijskraan 18 (zie figuren 3-9) weggelaten op de figuur. Opvijzelbaar platform 10 omvat in hoofdzaak een werkdek 11 en vier spudpaalvijzels (12a, 12b, 12c, 12d) op de hoekpunten van het werkdek 11. Elke vijzel (12a, 12b, 12c, 12d) bedient een spudpaal (13a, 13b, 13c, 13d) die kan worden verlaagd in de verticale richting 14 totdat de betreffende spudpaal steun vindt op de onderwaterbodem 30 (figuur 6). Het werkdek 11 is voorzien van lieren 15 waar overheen kabels verlopen die zijn verbonden met het positioneerraamwerk 1. Met de lieren 15 kan het positioneerraamwerk 1 in de verticale richting 14 worden gehesen of neergelaten. Het platform 10 is verder voorzien van twee cirkelvormige openingen of moonpools (16a, 16b) die toegang verschaffen tot het water dat zich onder het werkdek 11 bevindt en die een diameter hebben die groot genoeg is om een funderingspaal door te laten. Het platform 10 draagt aldus het positioneerraamwerk 1 dat in de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm aan de onderzijde van het platform 10 is voorzien in een rustpositie in de onmiddellijke nabijheid van het werkdek 11 van het platform 10. Het samenstel van platform 10 en positioneerraamwerk 1 is dusdanig gepositioneerd dat de moonpool 16b verticaal is uitgelijnd met de geleidingskoker 2c, in figuur 2 aangeduid door stippellijn 17.

Onder verwijzing naar figuren 3A-3C worden aan de buitenzijde van een geleidingskoker 2 meetmiddelen 25 aangebracht die zijn ingericht om de hoogte van een in de geleidingskoker 2 aanwezige paal 40 te bepalen. In de getoonde uitvoeringsvorm omvatten de meetmiddelen 25 twee op het manteloppervlak 23 bevestigde meetlatten 252, die elk zijn voorzien van een aanslag 253 en van een vloeistofhoogtemeter 254 die is ingericht om (op bekende wijze) de verticale hoogte te meten van de aanslag 253. Zoals meer in detail is getoond in figuren 3B (waarin een deel van de omtrekswand 23 van de geleidingskoker 2 is opengewerkt om de binnenkant te tonen) en 3C is de aanslag 253 in de verticale richting 14 beweegbaar vanaf een (niet getoonde) onderste referentiehoogte tot tenminste de bovenrand 40a van een in de geleidingskoker 2 aanwezige paal 40. De aanslag 253 is koppelbaar met de paal 40 door op de bovenrand 40a van de in de onderwaterbodem gedreven paal 40 te steunen, aldus een meetpositie innemend (zie figuur 3B). De vloeistofhoogtemeter 254 is dusdanig gekoppeld met de aanslag 253 dat deze de hoogte van de aanslag 253 - en derhalve de hoogte van de bovenrand 40a van de paal 40 - kan meten eens de aanslag 253 is gefixeerd in de meetpositie. De uitlezing van de vloeistofhoogtemeter 254 gebeurt doorgaans door afgifte van een elektrisch signaal dat via daartoe geëigende bekabeling 255 naar een op het platform 10 aanwezige (niet getoonde) gegevensverwerker wordt geleid.

Zoals getoond in figuur 3c is de aanslag 253 in de radiale richting 26 van de geleidingskoker 2 beweegbaar van een rustpositie op een grotere radius dan de radius van de paal 40, naar een meetpositie op een kleinere radius dan de radius van de paal 40. Een eenvoudige manier om dit te bereiken is de aanslag 253 scharnierend rond een horizontale as 256 te verbinden met de meetlat 252 (althans het beweegbare deel 257 ervan) en door rotatie rond deze as 256 van de rustpositie (waarbij de aanslag 253 is ingeklapt op of in de meetlat 252) in de in figuur 3C getoonde uitgeklapte meetpositie te brengen (en omgekeerd).

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de meetmiddelen een verplaatsingsmeter die is ingericht om de verplaatsing te meten van de aanslag 253. De verplaatsingmeter wordt niet getoond in figuren 3A-3C maar zal een gelijkaardige positie innemen als de vloeistofhoogtemeter 254 en wordt op dezelfde hierboven reeds beschreven wijze gekoppeld met de meetlatten 252, voorzien van de aanslag 253. Met behulp van de verplaatsingsmeter kan de hoogte van de aanslag 253 - en derhalve de hoogte van de bovenrand 40a van de paal 40 - ten opzichte van een referentiehoogte, die bijvoorbeeld de onderzijde van de geleidingskoker 2 betreft, worden bepaald. Een verplaatsingmeter wordt doorgaans in combinatie toegepast met een in figuur 4 getoonde vloeistofhoogteverschil meter (350, 351, 352), die in hoofdzaak op de geleidingskokers 2 aangebrachte vloeistofhouders 350 omvat. De vloeistofhouders 350 zijn voorzien van (niet getoonde) vloeistof niveaumeters en onderling verbonden met een ringleiding 351. De bovenzijde van de vloeistofhouders 350 is aangesloten op een luchtdrukleiding 352 die eventuele drukverschillen tussen de vloeistofhouders 350 compenseert. De positie van de vloeistofhouders 350 ten opzichte van een referentiehoogte van elke geleidingskoker 2 is bekend. Hierdoor kunnen door uitlezing van de vloeistofniveaus in de vloeistofhoogteverschil meters (350, 351, 352) van elke geleidingskoker 2, de hoogteverschillen van de referentiehoogtes van de geleidingskokers 2 onderling worden bepaald. Door deze metingen op te tellen met de door de verplaatsingsmeters gemeten hoogteverschillen tussen de referentiehoogte en de aanslaghoogte per geleidingkoker kunnen de hoogteverschillen van de aanslagen 253 - en dus ook de hoogteverschillen tussen de palen 40 in verschillende geleidingskokers 2 - onderling bepaald worden. De gecombineerde uitlezing kan in de vorm van een elektrisch signaal via daartoe geëigende bekabeling 255 naar een (niet getoonde) gegevensverwerker worden geleid.

Onder verwijzing naar figuur 5 wordt een inclinometer 454 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding getoond. De inclinometer 454 is bevestigd op de driebenige steunplaat 450 van een draagconstructie 45. De steunplaat 450 heeft grotere dwarsafmetingen dan een paaldiameter zodat deze met de plaatbenen op de bovenrand 40a van een paal 40 kan rusten. De steunplaat 450 is aan de naar de paal toegekeerde zijde voorzien van een geleidingsconstructie 451 in de vorm van drie vanaf de benen naar de centrale as 452 verlopende kromplaten 453. Door de kromming van de kromplaten 453 zal de draagconstructie 45 relatief eenvoudig op de bovenrand 40a van de paal 40 steun vinden; de geleidingsconstructie 451 zal immers gemakkelijk gedeeltelijk in de paal 40 zakken. Aan de van de paal afgekeerde zijde is de steunplaat 450 voorzien van een hijsoog 455, waarmee de draagconstructie 45 met behulp van een kraan bijvoorbeeld vanaf een platform 10 kan worden neergelaten op een funderingspaal 40. De steunplaat 450 is tevens voorzien van een gyroscoop 456 om mogelijke inclinatie van de steunplaat 450 bij te sturen. De werking van een inclinometer 454 is de vakman op zich bekend.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt in een aantal stappen getoond in figuren 6 tot en met 12. Onder verwijzing naar figuur 6, wordt de stap getoond van het bepalen van de gewenste positie 33 van een eerste in de onderwaterbodem 30 te dringen paal en het positioneren van het samenstel van platform 10 en positioneerraamwerk 1, en wel op dusdanige wijze dat een geleidingskoker (in de getoonde uitvoeringsvorm geleidingskoker 2c) van het positioneerraamwerk 1 verticaal is uitgelijnd met de genoemde paalpositie 33, zoals schematisch voorgeteld door stippellijn 34. De spudpalen (13a, 13b, 13c, 13d) van platform 10 steunen in de gefixeerde positie op of gedeeltelijk in de onderwaterbodem 30 door middel van verwijderbare voeten (31a, 31b, 31c, 3 ld). Het positioneerraamwerk 1 wordt in positie gehouden door lieren 15 die hijskabels 35 bedienen. In de rustpositie van het positioneerraamwerk 1 zal de lengte van de hijskabels 35 relatief kort zijn.

Zoals in figuur 7 getoond wordt het positioneerraamwerk 1 vervolgens neergelaten door de lieren 15 tot onder het wateroppervlak naar een gebruikspositie, waarin positioneerraamwerk 1 ten minste gedeeltelijk op de onderwaterbodem 30 rust, zoals in figuur 8 getoond. Tijdens het neerlaten zal het positioneerraamwerk 10 met de U-vormige vorken (8a, 8b) langs de spudpalen (13a, 13b) glijden zodat zijn positie met betrekking tot het platform 1 in hoofdzaak niet veranderd (buiten de verticale positie). De lieren 15 opereren onafhankelijk van elkaar en worden dusdanig bestuurd dat het positioneerraamwerk 1 in hoofdzaak horizontal wordt verplaatst, evenwijdig aan de spudpalen. Hierdoor wordt verzekerd dat funderingspalen in een hoofdzakelijk verticale richting in de onderwaterbodem 30 zullen worden gedreven, onafhankelijk van het hoogteprofiel van de bodem 30.

Een paal bekledingsbuis 41 wordt vervolgens door de hijskraan 18 opgenomen en in de moonpool 16b geplaatst boven de gewenste positie 33 van de eerste paal, zoals is getoond in figuur 8.

In een volgende stap van de werkwijze (zie figuur 9) wordt een paal 40 opgenomen door de hijskraan 18 van een opslagrek 42 en in de in moonpool 16b opgenomen bekledingsbuis 41 neergelaten totdat 1 de onderzijde van de paal 40 zich op het niveau 43 bevindt, welk niveau zich dicht bij het niveau van de onderwaterbodem bevindt (zie figuur 10).

Eens de paal 40 op correcte wijze is uitgelijnd met de geleidingskoker 2c wordt de paal verder neergelaten totdat deze gedeeltelijk is opgenomen in 2c. De steunribben (253, 354 of 452) worden in de radiaal binnenwaartse steunpositie voor de paal 40 gebracht waarna de paal 40 verder in de onderwaterbodem 30 wordt gedreven waarbij de paal 40 wordt ondersteund en geleid door de steunribben van de geleidingskoker 2c (zie figuur 11).

Zoals getoond in figuur 12 wordt de paal 40 in de onderwaterbodem 30 gedreven totdat de top van de paal 40 ver genoeg in de geleidingskoker 2c is doorgedrongen. De paal 40 kan in de onderwaterbodem 30 worden gedreven door middel van een pneumatische of hydraulische hamer 44.

De hierboven beschreven opvolging van werkwijzenstappen wordt vervolgens een aantal malen herhaald, afhankelijk van het gewenste aantal funderingspalen dat moet worden aangebracht in de onderwaterbodem 30. Omdat de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d, 2d) van het positioneerraamwerk 10 zich automatisch in de correcte posities bevinden kunnen alle palen op efficiënte wijze in de onderwaterbodem 30 worden gedreven zonder tijd te verliezen met het bepalen van de positie voor elke paal afzonderlijk. Nadat alle palen 40 in de onderwaterbodem 30 zijn aangebracht wordt middels de hierboven beschreven meetinrichting 25 tenminste het hoogteverschil tussen de in de geleidingskokers (2a, 2b, 2c, 2d, 2d) aanwezige palen 40 bepaald. Daarna kan desgewenst het positioneerraamwerk 1 worden verwijderd door het met behulp van de lieren 15 en hijskabels 35 op te hijsen langs de spudpalen (13a, 13b) van de gebruikspositie naar de rustpositie dichtbij het werkdek 11 van platform 10.

Onder verwijzing naar figuur 13 kan op de zoals hierboven beschreven gerealiseerde fundering een jacket 50 van een windturbine 51 worden geplaatst. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door het in of rond de palen 40 aanbrengen van benen 52 van de jacket 50, en het verankeren van de benen 52 aan de palen 40 door middel van mortelvoegen (grouting). Doordat volgens de uitvinding de exacte hoogteverschillen tussen de bovenranden 40a van de palen 40 bekend zijn kan een dergelijke jacket op nauwkeuriger wijze worden geplaatst, waarbij het mogelijk wordt de inclinatie van de jacket ten opzichte van de verticale richting zelfs kleiner te maken dan 1° indien gewenst. De uitgevonden werkwijze is minder afhankelijk van weersomstandigheden en behoeft in beginsel geen uitgebreide controlewerkzaamheden onder water, bijvoorbeeld door robots en/of duikers.

Claims (14)

1. Inrichting voor het vervaardigen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een onderwaterbodem gedreven aantal palen omvat, welke inrichting een positioneerraamwerk omvat van een aantal onderling verbonden, volgens het geometrisch patroon gerangschikte geleidingskokers, die zijn ingericht om een in de onderwaterbodem te drijven paal te ontvangen en te geleiden, waarbij de geleidingskokers meetmiddelen omvatten die zijn ingericht om de hoogte van een in de geleidingskokers aanwezige paal te bepalen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de meetmiddelen een vloeistofhoogtemeter (CLEM eenheid) omvatten die is ingericht om de verticale hoogte te meten van een aanslag, die beweegbaar is vanaf een onderste referentiehoogte tot tenminste de bovenrand van een in de geleidingskoker aanwezige paal.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de meetmiddelen een verplaatsingsmeter omvatten die is ingericht om de verplaatsing te meten van een aanslag, die beweegbaar is vanaf een onderste referentiehoogte tot tenminste de bovenrand van een in de geleidingskoker aanwezige paal.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarin de meetmiddelen tevens een vloeistofhoogte verschilmeter omvatten, die in hoofdzaak op de geleidingskokers aangebrachte vloeistofhouders omvat, die onderling zijn verbonden met een ringleiding, waarbij de vloeistofhouders zijn voorzien van vloeistof niveaumeters.

5. Inrichting volgens één der conclusies 2-4, waarin de aanslag in de radiale richting van de geleidingskoker beweegbaar is van een rustpositie op een grotere radius dan de radius van de paal, naar een meetpositie op een kleinere radius dan de radius van de paal.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarin de aanslag beweegbaar is gekoppeld met een aan de buitenzijde van de geleidingskokers voorziene verticale steunrib en de omtreksmantel van de geleidingskokers uitsparingen omvat waarin de aanslag tenminste vanaf de onderste referentiehoogte tot een meethoogte opneembaar is.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarin de aanslag scharnierend rond een horizontale as is verbonden met de meetlat en door rotatie rond deze as van de rustpositie in de meetpositie (en omgekeerd) kan worden gebracht.

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarin de meetmiddelen een inclinometer omvatten die is ingericht om op de bovenrand van een in de onderwaterbodem gedreven paal te worden geplaatst.

9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarin de meetmiddelen een aantal optische camera’s omvatten.

10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarin het positioneerraamwerk is voorzien van hijskabels om het van een hoge positie naar een lagere positie tot eventueel op of in de onmiddellijke nabijheid van de onderwaterbodem te brengen, waarbij de meetmiddelen een spanningsmeter omvatten voor het meten van de spanning in de hijskabels.

11. Samenstel van een opvijzelbaar platform en een met het platform gekoppelde inrichting volgens één der conclusies 1-10.

12. Werkwijze voor het vervaardigen van een fundering voor een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een volgens een geometrisch patroon in een onderwaterbodem gedreven aantal palen omvat, de werkwijze omvattende: het verschaffen van een samenstel volgens conclusie 11, het neerlaten van het positioneerraamwerk, eventueel langs de spudpalen van het platform, van een hoge positie in de onmiddellijke nabijheid van het werkdek van het platform naar een lagere positie op of in de onmiddellijke nabijheid van de onderwaterbodem; het in de onderwaterbodem drijven van de palen doorheen de geleidingskokers van het positioneerraamwerk in de lagere positie; en het middels de meetinrichting meten van tenminste het hoogteverschil tussen de in de geleidingskokers aanwezige palen.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, omvattende de stap van het verwijderen van het positioneerraamwerk nadat tenminste het hoogteverschil werd gemeten, waarbij het verwijderen van het positioneerraamwerk wordt uitgevoerd door dit te heffen, eventueel onder geleiding van de spudpalen, van de lagere positie naar de hoge positie in de nabijheid van het werkdek van het platform.

14. Werkwijze voor het op een fundering installeren van een zich op hoogte bevindende massa, zoals de jacket van een windturbine of een jetty, waarbij de fundering een middels de werkwijze volgens conclusie 12 of 13 in een onderwaterbodem aangebracht aantal palen omvat, de werkwijze omvattende het in of rond de palen aanbrengen van benen van de zich op hoogte bevindende massa, en het verankeren van de benen aan de palen door middel van mortelvoegen (grouting).