BE1022134B1

BE1022134B1 - Inrichting en werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting

Info

Publication number: BE1022134B1
Application number: BE2013/0748A
Authority: BE
Inventors: Dieter Rabaut
Original assignee: GeoSea N.V.
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2016-02-19
Also published as: DK2886722T3; EP2886722A1; PL2886722T3; EP2886722B1

Abstract

De uitvinding betreft een inrichting voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting. De inrichting omvat een hefmiddel waarmee het object kan worden opgenomen, en een van het hefmiddel onderscheidende grijpconstructie die is verbonden met een steunstructuur, ten opzichte van deze steunstructuur beweegbare grijporganen omvat die zijn ingericht om een manteldeel van het aan het hefmiddel hangende object aan te grijpen, evenals bewegingsdempende middelen, die zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen ten opzichte van de steunstructuur te dempen, waardoor slingerbewegingen van het object dwars op de lengterichting ervan worden gedempt. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze die gebruik maakt van de inrichting.

Description

Inrichting en werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting

De uitvinding betreft een inrichting en werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting. De uitvinding betreft in het bijzonder een inrichting en werkwijze voor het op een onderwaterbodem plaatsen van een monopaal van een windturbine.

De uitvinding zal worden toegelicht onder verwijzing naar een offshore windturbine. De verwijzing naar een dergelijke windturbine houdt echter niet in dat de uitvinding hiertoe is beperkt, en de inrichting en werkwijze kunnen evengoed worden toegepast voor het op elke ondergrond plaatsen van elk ander fors slank object, zoals bijvoorbeeld andere offshore iunderingsstructuren, jetties, radar- en andere torens, of onshore toepassingen.

De fundering van een windturbine op zee heeft doorgaans een slank ontwerp omdat het hoogteverschil met een onderwaterbodem moet worden overbrugd. Om de aanzienlijke belastingen op te kunnen vangen is verder veel materiaal vereist waardoor een fundering doorgaans ook een hoog gewicht heeft. Een vele toegepaste fundering van een windturbine omvat een monopaal, die aan een bovenzijde is voorzien van een overgangsstuk (‘transition piece’) dat de verbinding vormt met een op de monopaal aangebrachte turbinemast. De monopaal wordt onder water gebracht en met een onderzijde in een onderwaterbodem gedreven. Een groot deel van de monopaalfundering bevindt zich in gebruik dus onder water.

Monopalen omvatten typisch holle cilindervormige structuren uit staal of beton die een lengte van meer dan 50 m kunnen hebben, een diameter van 6 m en meer, en een gewicht dat kan oplopen tot 800 ton en meer. Funderingen voor windturbines worden bovendien steeds zwaarder omdat windturbines voortdurend worden opgeschaald. Omwille van de steeds forser wordende monopaalfunderingen zijn deze steeds lastiger te hanteren.

Een bekende werkwijze voor het op een onderwaterbodem plaatsen van een monopaal omvat het vanaf een vaartuig met een hefmiddel zoals een hijskraan opnemen van de monopaal en het tot op of in de onderwaterbodem laten zakken van de monopaal, die daarbij in een ongeveer verticaal georiënteerde stand in bedwang wordt gehouden door met lieren bediende hulpkabels. Pas wanneer de monopaal in de onderwaterbodem is gefixeerd, bijvoorbeeld door deze in de onderwaterbodem te drijven, wordt de monopaal ontkoppeld van het hefmiddel.

Een nadeel van de bekende werkwijze en inrichting is dat deze slechts bij relatie kalme zee kan worden uitgevoerd. Inderdaad krijgt een dergelijk fors object bij het in het water zakken veel energie van de zee (stroming, golven) en van de wind. Hoe hoger de zeegang, hoe moeilijker het om die reden wordt een fors object zoals een monopaal in bedwang te houden. Omdat enkel in relatief kalme zee kan worden gewerkt kan veel tijd verloren gaan.

Een doel van onderhavige uitvinding is derhalve te voorzien in een inrichting en werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting, die bovengenoemd nadeel van de stand der techniek tenminste gedeeltelijk opheft. In het bijzonder wil de uitvinding een verbeterde inrichting en werkwijze verschaffen voor het op een onderwaterbodem plaatsen van een monopaal van een windturbine.

Volgens de uitvinding wordt hiertoe een inrichting verschaft, die een hefmiddel omvat waarmee het object kan worden opgenomen, en een van het hefmiddel onderscheidende grijpconstructie, welke grijpconstructie is verbonden met een steunstructuur, ten opzichte van deze steunstructuur beweegbare grijporganen omvat die zijn ingericht om een manteldeel van het aan het hefmiddel hangende object aan te grijpen, evenals bewegingsdempende middelen, die zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen ten opzichte van de steunstructuur te dempen.

De inrichting, en meer bepaald de grijpconstructie ervan, werkt als een dempend systeem dat tenminste een deel van de energie van een aan het hefmiddel hangend object opvangt zonder dat slingerbewegingen van het object overigens volledig worden verhinderd. De bewegingsdempende verbinding zorgt ervoor dat een dwarse uitwijking van het object weliswaar kan plaatsvinden maar deze in toenemende mate wordt tegengegaan naarmate de uitwijking groter wordt. Aldus worden slingerbewegingen van het object dwars op de lengterichting ervan gedempt. Met steunstructuur wordt een stabiele steunstructuur bedoeld die in staat is de door een in de grijpconstructie opgenomen bewegend object opgeroepen krachten op te vangen.

Een ander aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting, waarbij de werkwijze de stappen omvat van a) het verschaffen van een object en een inrichting volgens de uitvinding; b) het met het hefmiddel opnemen van het object; c) het met de grijporganen aangrijpen van een manteldeel van het aan het hefmiddel hangende object, waarbij de grijporganen middels de bewegingsdempende verbinding zijn verbonden met de steunstructuur waardoor bewegingen van de grijporganen ten opzichte van de steunstructuur worden gedempt; d) het laten zakken van het object tot op of in de ondergrond; e) het fixeren van het object ten opzichte van de ondergrond; en f) het ontkoppelen van het object van de inrichting.

Tijdens het laten zakken van het object wordt een manteldeel van het object met een geschikte klemspanning aangegrepen door de grijpconstructie, waarbij het object als een slinger in dwarse richting kan uitwijken. Door de bewegingsdempende middelen wordt vermeden dat deze uitwijkingen zulke hoge amplitudes bereiken dat de inrichting en/of het object schade lijden. Door het wegnemen van piekamplitudes wordt bovendien een beter gecontroleerd proces verkregen. Zo wordt het mogelijk bij een hogere zeegang te werken, en wel tot 2-2,5 m significante golfhoogte en meer, daar waar een werkwijze volgens de stand der techniek slechts tot een significante golfhoogte tot 1,5 m kan worden toegepast. Het object wordt in een uitvoeringsvorm van de uitvinding door het hefmiddel aan een hefpunt opgenomen, waarbij de grijpconstructie is ingericht voor het omklemmen van een op afstand van het hefpunt gelegen dwarse doorsnede van het aan het hefmiddel hangende object. De afstand van de omklemming tot het hefpunt kan binnen brede grenzen worden gekozen.

In een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft, waarbij voorafgaand aan het fixeren van het object ten opzichte van de ondergrond de hoekpositie van het object wordt aangepast door de grijporganen middels de bewegingsdempende middelen actief te bewegen. Hiermee kan een op de ondergrond aangebracht object in de juiste doorgaans verticale stand worden gebracht voordat dit object wordt gefixeerd in de ondergrond. De hoekpositie wordt bepaald door de hoek die de lengterichting van het object maakt met de verticale richting. In onderhavig aspect van de uitvinding worden de bewegingsdempende middelen niet alleen gebruikt om slingerbewegingen van een in de grijpconstructie opgenomen object te dempen, maar ook actief ingezet om de hoekpositie van een geplaatst object nauwkeurig in te stellen.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om de bewegingsenergie van de ten opzichte van de steunstructuur bewegende grijporganen (en een erin opgenomen object) om te zetten in thermische energie.

De temperatuursstijging als gevolg van de voortgebrachte warmte kan bijvoorbeeld in de hand worden gehouden door koeling van leidingen en dergelijke aan de omgevingslucht. In een eventuele uitvoeringsvorm omvat de inrichting koelmiddelen voor de bewegingsdempende middelen of onderdelen ervan.

De bewegingsdempende verbinding tussen de grijporganen en de steunstructuur kan op vele manieren worden ingericht. In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvatten de bewegingsdempende middelen een mechanisch veermiddel dat tussen de grijporganen en de stabiele steunstructuur is aangebracht. Een geschikt mechanisch veermiddel omvat bijvoorbeeld een voorgespannen draad, bij voorkeur staaldraad, die is verbonden met een lier, desgewenst middels een hydraulische cilinder.

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een inrichting waarbij de bewegingsdempende middelen een hydraulische zuigercilinder omvatten, en smoormiddelen voor in de zuigercilinder aanwezige hydraulische vloeistof. Door de smoormiddelen wordt stromende hydraulische vloeistof onderworpen aan een hydraulische weerstand waardoor de wrijving toeneemt en de temperatuur stijgt. Hierdoor wordt op effectieve wijze ingebrachte bewegingsenergie gedissipeerd. Deze uitvoeringsvorm kan desgewenst worden toegepast in combinatie met een hydraulische accumulator die eventueel gewenste voorspankrachten kan genereren en./of eventuele volumeverschillen in hydraulische cilinderkamers kan opvangen. Door een accumulator toe te passen kan op een eenvoudige manier de voorspanning van de bewegingsdempende verbinding worden geregeld. Geschikte accumulatoren omvatten membraanaccu’s en/of zuigeraccu’s. Bij een dwarse uitwijking van de monopaal en de grijporganen zal de tegenwerkende spanning in een dergelijke bewegingsdempende verbinding stijgen tot een waarde die afhankelijk is van het gasvolume in de accumulator, waardoor de uitwijking wordt tegengegaan.

Een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding betreft een inrichting waarbij de zuigercilinder een hydraulische gelijkloopcilinder omvat die tussen de grijporganen en de steunstructuur is aangebracht. Een gelijkloopcilinder (ook wel aangeduid met synchronisatiecilinder) is aan beide zijden van het zuigervlak voorzien van een zuigerstang. Tussen de aan weerszijden van de zuigerstang aanwezige cilindervolumes verloopt een uitwendige hydraulische leiding die de cilindervolumes verbindt. Het volume van de in- en uitstromende hydraulische olie blijft daarom altijd gelijk. Een gelijkloopcilinder werkt in twee richtingen zonder dat een accumulator noodzakelijk is. De smoormiddelen kunnen als openingen in de zuiger van de zuigercilinder zijn uitgevoerd en/of als vernauwingen in de hydraulische leidingen. Geschikte smoormiddelen omvatten bijvoorbeeld al of niet regelbare smoorventielen.

Volgens de uitvinding werken de bewegingsdempende middelen van de inrichting dwars op de lengterichting van het object in. Dit houdt in dat dwars op de lengterichting van het object verlopende slingerbewegingen van een in de grijporganen opgenomen object worden tegengewerkt met een dwars op de lengterichting van het object inwerkende krachtcomponent.

Om de aanzienlijke krachten bij het opnemen van een object op te kunnen vangen en efficiënt door te kunnen leiden naar de steunstructuur wordt de inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding gekenmerkt doordat de grijpconstructie een vakwerkframe omvat dat is verbonden met de steunstructuur. Met het vakwerkframe zijn in deze uitvoeringsvorm tevens de grijporganen verbonden waarbij de verbinding tussen het vakwerkframe en de grijporganen gebeurt onder tussenkomst van de bewegingsdempende middelen.

Het heeft verder voordelen wanneer de grijpconstructie, en in het bijzonder het vakwerk, roteerbaar is verbonden met de steunstructuur. De grijpconstructie kan aldus in een weggeklapte niet operationele stand worden gebracht wat plaats bespaart. In het geval dat bijvoorbeeld een windturbine op zee wordt geplaatst, creëert een wegklapbare grijpconstructie meer ruimte voor het installeren van hulpconstructies, zoals bijvoorbeeld een ‘transition piece’ tussen de windturbine en een geplaatste monopaal, en bovendien wordt het wegvaren vanaf de inrichting vereenvoudigd. Voor het aangrijpen van een object kan de grijpconstructie in een operationele positie worden gebracht, bijvoorbeeld door deze uit te klappen.

De grijpconstructie van de uitgevonden inrichting kan op vele manieren worden uitgevoerd. Een geschikte uitvoeringsvorm omvat een inrichting waarbij de grijporganen een stel armen omvat, waarbij de armen zich in een operationele positie dwars op de lengterichting van het object uitstrekken en ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn tussen een vrije positie op afstand van het manteldeel waarin het manteldeel wordt vrijgelaten, en een klempositie waarin het manteldeel klemmend is opgenomen.

In een dergelijke uitvoeringsvorm van de grijporganen zijn de bewegingsdempende middelen ingericht om de beweging van de armen ten opzichte van de steunstructuur gezamenlijk te dempen. Tijdens het dempen van de beweging blijven de armen derhalve op gelijke afstand van elkaar, waardoor het object tussen de armen geklemd blijft. De beweging van de armen wordt in deze uitvoeringsvorm bij voorkeur gedempt in een richting die loodrecht staat op een lengterichting van de armen. Hiertoe geschikte bewegingsdempende middelen voeren hun dempende werking derhalve bij voorkeur uit in deze richting.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij deze, en bij voorkeur de armen, is voorzien van tweede grijporganen die beweegbaar zijn in de lengterichting van de armen. Tweede bewegingsdempende middelen zijn in deze uitvoeringsvorm ingericht om de beweging van de tweede grijporganen ten opzichte van de steunstructuur gezamenlijk te dempen, waarbij de tweede grijporganen derhalve op gelijke afstand van elkaar worden gehouden en het object tussen de tweede grijporganen geklemd blijft. De beweging van de tweede grijporganen wordt in deze uitvoeringsvorm bij voorkeur gedempt in een richting die evenwijdig verloopt aan de lengterichting van de armen. Hiertoe geschikte tweede bewegingsdempende middelen voeren hun dempende werking derhalve bij voorkeur uit in deze richting.

Het heeft voordelen om de bewegingsdempende middelen dusdanig in te richten dat zij de beweging van de grijporganen in twee van elkaar verschillende (dwarse) richtingen kunnen dempen. Dit kan efficiënt worden verwezenlijkt door eerste en tweede grijporganen te voorzien die in twee richtingen hun klemmende werking kunnen uitoefenen, en overeenkomstige eerste en tweede bewegingsdempende middelen die in genoemde richtingen hun dempende werking uitoefenen op respectievelijk de eerste en tweede grijporganen.

Een verdere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding betreft een inrichting waarbij de steunstructuur een omtreksrand heeft, de grijporganen zich voorbij de omtreksrand uitstrekken waardoor een aan het hefmiddel hangend object kan afhangen langs de steunstructuur, en eerste bewegingsdempende middelen evenwijdig aan de omtreksrand inwerken.

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een inrichting waarbij tweede bewegingsdempende middelen loodrecht op de omtreksrand inwerken. De slingerbewegingen van het object in een in hoofdzaak loodrecht op genoemde omtreksrand verlopende dwarse richting wordt in deze uitvoeringsvorm tegengaan door in deze richting werkende tweede bewegingdempende middelen.

Hoewel de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar zijn voor het plaatsen van elk fors slank object op of in een ondergrond betreft het object bij voorkeur de monopaal van een windturbine, en de ondergrond een onderwaterbodem. De steunstructuur omvat bij toepassing van de inrichting en werkwijze op zee bij voorkeur een vaartuig, in het bijzonder een jack-up platform.

Opgemerkt wordt dat de inrichting niet alleen toepasbaar is voor het ook onder moeilijker omstandigheden op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting, doch dat deze tevens volgens een voorkeurswerkwijze kan worden toegepast voor het correct ten opzichte van een verticale richting oriënteren van het object. Hiertoe wordt een werkwijze verschaft waarbij voorafgaand aan de stap van het fixeren van het object ten opzichte van de ondergrond, de oriëntatie of hoekpositie van het object wordt aangepast door de grijporganen middels de bewegingsdempende middelen actief te bewegen. De positie van het object wordt doorgaans bepaald met het hefmiddel.

Het ten opzichte van de ondergrond fixeren van een met de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding op of in een ondergrond geplaatst fors slank object kan op elke wijze gebeuren. Zo is het mogelijk de monopaal in de ondergrond te drijven door gebruik te maken van een op zich bekende hydraulische hamer, door boren, of door een andere geschikte techniek. Bij het in de ondergrond drijven van het object wordt het object in een voorkeurswerkwijze ondersteund door de grijpconstructie.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, zonder hiertoe overigens beperkt te zijn. In de figuren toont:

Fig. 1 een schematisch perspectivisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding met de grijpconstructie in operationele stand;

Fig. 2 een schematisch achteraanzicht van de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm;

Fig. 3 een schematisch zijaanzicht van de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 4 een schematisch aanzicht in perspectief van een uitvoeringsvorm van een grijpconstructie volgens de uitvinding;

Fig. 5 een schematisch zijaanzicht van de in figuur 4 getoonde uitvoeringsvorm van de grijpconstructie volgens de uitvinding;

Fig. 6 een schematisch bovenaanzicht van de in figuur 4 getoonde uitvoeringsvorm van de grijpconstructie volgens de uitvinding; en

Fig. 7A en 7B schematische voorstellingen van mogelijke uitvoeringsvormen van de bewegingsdempende middelen volgens de uitvinding.

Verwijzend naar figuren 1,2 en 3 wordt een inrichting 1 voor het op een onderwaterbodem 2 plaatsen van een monopaal 3 getoond. De inrichting is eveneens geschikt voor het plaatsen van andere objecten met een lengterichting, zoals bijvoorbeeld ‘transition pieces’ 4 van een windturbinemast, op elkaar of op een andere ondergrond. Een ondergrond kan dus elke structuur omvatten waarop een fors slank object kan worden geplaatst. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat de inrichting 1 een steunstructuur in de vorm van een jack-up platform 5. Het jack-up platform 5 omvat een vaartuig dat zelfstandig kan varen en dat, door het neerlaten van een aantal spudpalen 50 tot op de onderwaterbodem 2 kan worden gepositioneerd en gefixeerd op een gewenste positie. Hiertoe worden de spudpalen 50 door middel van een tandlat aandrijving tot tegen de onderwaterbodem bewogen en verder zodat het platform 5 uit het water wordt gelicht, zoals getoond in figuren 1,2 en 3, waarbij het werkdek 51 van het platform 5 zich meters boven het wateroppervlak 20 bevindt. De spudpalen 50 zijn voorzien van zogenaamde spudcans 52 om het in de onderwaterbodem 2 dringen van de spudpalen 50 te verhinderen.

Op het werkdek 51 van het platform 5 zijn te plaatsen onderdelen voorzien, zoals bijvoorbeeld een aantal ‘transition pieces’ 4 en monopalen 3. Het werkdek 51 van het jack-up platform 5 is verder voorzien van een hefmiddel in de vorm van een hijskraan 6 met dubbele boom (60a, 60b) voor het opnemen van aanzienlijke krachten. De hijskraan 6 is rond een basis 61 zwenkbaar rond een in hoofdzaak verticale as 62. De kraan 6 is voorzien van een stel hijskabels (63a, 63b) dat over een topgedeelte 65 van de hijskraan 6 met niet getoonde lieren kan worden aangetrokken of gevierd en dat aan het vrije uiteinde is voorzien van een hijsblok 66 met haak, waaraan in gebruik een monopaal 3 wordt opgehangen. De monopaal 3 is hiertoe voorzien van een, desgewenst afneembare, hijsconstructie in een hefpunt 33. De hoekstand van de bomen (60a, 60b) kan desgewenst worden ingesteld door een stel trekkabels (64a, 64b) dat het topgedeelte 65 verbindt met de basis 61. De trekkabels (64, 64b) kunnen eveneens worden aangetrokken of gevierd met behulp van niet getoonde lieren.

Het werkdek 51 van het platform 5 omvat verder een van de hijskraan 6 onderscheidende grijpconstructie 10. Delen van de grijpconstructie 10 zijn opgenomen in een behuizing 100, zoals getoond in figuren 1, 2 en 3. De grijpconstructie 10 is in gericht om een manteldeel 32 van een aan de hijskraan 6 hangende monopaal 3 aan te grijpen, zoals hieronder verder zal worden verduidelijkt. De grijpconstructie 10 is verder middels een bewegingsdempende verbinding verbonden met het (werkdek 51 van het) jack-up platform 5. Het jack-up platform 5 fungeert hierbij als een stabiele steunstructuur voor de grijpconstructie 10, onder andere vanwege het grote gewicht ervan en het op de onderwaterbodem 2 steunen van de spudpalen 50.

Een uitvoeringsvorm van de grijpconstructie 10 wordt in detail getoond in figuur 4. Hierbij is de behuizing 100 achterwege gelaten om de onderdelen zichtbaar te maken. De verbinding tussen de grijpconstructie 10 en het werkdek 51 van het jack-up platform 5 wordt in de getoonde uitvoeringsvorm gevormd door een vakwerkframe 7 van onderling star gekoppelde ribben 70. Het vakwerkffame 7 is roteerbaar rond een horizontale as 71 met het werkdek 51 verbonden door middel van schamierverbindingen 72. Zoals getoond in figuur 4 kan het vakwerkframe 7 ten opzichte van het werkdek 51 worden geroteerd tussen een ruststand, waarin het vakwerkframe 7 en de ermee gekoppelde grijpconstructie 10 naar boven zijn geklapt (in figuur 4 is deze ruststand in stippellijn weergegeven) en een gebruiksstand waarin een deel van het vakwerkframe 7 op het werkdek 51 rust en een ander deel overhangt langs een verticale zijrand 52 van het werkdek 51. De afhangende onderzijde van het vakwerkframe 7 komt hierbij ongeveer ter hoogte van een onderrand 53 van de zijrand 52 te liggen, welke onderrand 10 m en meer lager kan liggen dan het werkdek 51. De grijpconstructie 10 strekt zich in de gebruiksstand voorbij de zijrand 52 uit waardoor een aan het hefmiddel 6 hangende monopaal 3 kan afhangen langs het jack-up platform 5. Om het vakwerkframe 7 in de gebruiksstand te fixeren zijn met het werkdek 51 verbonden beugels 73 voorzien die geopend kunnen worden wanneer het vakwerkffame 7 naar de russtand moet worden gebracht.

Om de aanzienlijke krachten in het vakwerkframe 7 op te kunnen vangen omvat de afhangende onderzijde van het vakwerkframe 7 een basisbalk 74, die is voorzien van lieren 75. De lieren 75 zijn ingericht om de oriëntatie (de heading) van een paal om zijn lengteas te wijzigen. Hiertoe wordt een (niet getoonde) kabel om de paal geslagen en door een lier 75 aan de kabel aan te slaan kan de heading van de paal gewijzigd worden om zijn lengteas.

In de getoonde uitvoeringsvorm omvat de grijpconstructie 10 eerste grijporganen in de vorm van een stel armen (12a, 12b) dat zich in de neergeklapte gebruiksstand uitstrekt in een horizontaal vlak 31 dat dwars verloopt op de lengterichting 30 van een in de grijpconstructie 10 opgenomen monopaal 3 (zie bijvoorbeeld figuren 3 en 5). Beide armen (12a, 12b) worden door hieronder verder toegelichte bewegingsdempende middelen evenwijdig aan de dwarse richting 15 naar elkaar toe bewogen om een manteldeel 32 van een aan het hijsblok 66 van de hijskraan 6 hangende monopaal 3 te omklemmen. De armen (12a, 12b) zijn hiertoe ten opzichte van elkaar beweegbaar tussen een vrije positie op afstand van het manteldeel (32) waarin het manteldeel wordt vrijgelaten, en een klempositie waarin het manteldeel (32) klemmend is opgenomen. De beweging van de armen (12a, 12b) gebeurt door middel van eerste bewegingsdempende middelen in de vorm van hydraulische dubbelwerkende cilinders (1 la, 1 lb). De armen (12a, 12b) zijn verder voorzien van tweede grijporganen (23a, 23b) die tezamen met de armen (12a, 12b) onder tussenkomst van de cilinders (11a, 11b) beweegbaar zijn tussen een in figuur 6 getoonde klempositie waarin een manteldeel 32 van de monopaal 3 klemmend is opgenomen tussen de grijporganen (23a, 23b) met een klemkracht die kan oplopen tot 50 ton en meer, en een (niet getoonde) vrije positie waarbij de grijporganen (23a, 23b) zich op afstand van het manteldeel 32 bevinden waardoor het manteldeel 32 wordt vrijgelaten en de monopaal 3 vrij kan bewegen ten opzichte van de grijporganen (23a, 23b) en de gehele grijpconstructie 10.

De armen (12a, 12b) zijn met behulp van de hydraulische dubbelwerkende cilinders (11a, 11b) zowel afzonderlijk (om te klemmen) als gezamenlijk te bewegen. De gezamenlijke beweging kan ‘actief zijn, bijvoorbeeld om de hoekpositie van een reeds geplaatst object aan te passen, of ‘passief, waarbij een verplaatsing van de armen (12a, 12b) in de richting 15 ten gevolge van een slingerbeweging van een in de armen (12a, 12b) opgenomen object wordt gedempt. Hierbij omvatten de bewegingsdempende middelen naast de hydraulische dubbelwerkende cilinders (11a, 11b) tevens smoormiddelen voor in de zuigercilinders aanwezige hydraulische vloeistof. Cilinders (11a, 11b) zijn met hun mantel (13a, 13b) verbonden met de basisbalk 74, terwijl een zuigerstang (14a, 14b) van beide cilinders (11a, 11b) aangrijpt op een overeenkomstige arm (12a, 12b). Het stel armen (12a, 12b) is ten opzichte van het werkdek 51 beweegbaar in de richting 15 die dwars verloopt op de lengterichting 30 van een in de armen (12a, 12b) opgenomen monopaal 3, en in hoofdzaak evenwijdig aan de zijrand 52 van het werkdek 51 van het jack-up platform. Een dergelijke beweging van de armen (12a, 12b) wordt gedempt door de inwerking van de cilinders (lia, 1 lb) die zich met een lengterichting (en de zuigerstangen (14a, 14b)) evenwijdig aan de zijrand 52 uitstrekken. Inderdaad, wordt het stel armen (12a, 12b) bijvoorbeeld door een slingerbeweging van een in de armen (12a, 12b) opgenomen monopaal naar links bewogen dan zal de zuigerstang 14a van de cilinder 1 la worden ingedrukt, terwijl de zuigerstang 14b van de cilinder 1 lb zal worden uitgeduwd. Deze bewegingen van de zuigerstangen (14a, 14b) worden tegengewerkt door hydraulische smoormiddelen die bijvoorbeeld met in de mantels (13a, 13b) aan weerszijden van een (niet zichtbare) zuiger aangebrachte openingen zijn verbonden, waardoor de dwarse beweging van de armen (12a, 12b) - en dus ook van de monopaal 3 - wordt gedempt. De slingerbewegingen van een in de armen (12a, 12b) opgenomen monopaal 3 in een dwars op de lengterichting 30 ervan verlopende richting worden op deze wijze effectief gedempt. Geschikte smoormiddelen omvatten bijvoorbeeld al of niet regelbare smoorventielen.

Een geschikte uitvoeringsvorm van de bewegingsdempende middelen (11a, 11b) voor de armen (12a, 12b) wordt getoond in figuur 7A. Beide cilinders (11a, 11b) zijn aangesloten op een hydraulisch circuit zoals aangegeven, dat een pomp 110 en een smoorventiel 113 omvat, en verder een aantal kleppen (111, 112). Bij gesloten kleppen 111 werken de cilinders als bewegingsdempers. Als gevolg van een beweging van de armen (12a, 12b) worden beide zuigers 114 verplaatst en wordt olie via het smoorventiel 113 rondgepompt. Hierbij wordt bewegingsenergie omgezet in thermische energie door opwarming van de olie. Om een te hoge temperatuurstijging te voorkomen kan het hydraulische circuit verder zijn voorzien van (niet getoonde) koelmiddelen. Bij open kleppen 111 en gesloten kleppen 112 kan olie met de pompen 110 ‘actief naar de cilinders worden gepompt waardoor de zuigers 114 en dus ook de armen (11a, 12a) ‘actief worden verplaatst. Dit kan zowel gezamenlijk als apart, afhankelijk van hoe de kleppen 111 worden aangestuurd. In de hydraulische dubbelwerkende cilinders (11a, 1 lb) is het slagvolume 115a aan de stangzijde verschillend van het slagvolume 115b aan de plaatzijde. De slagvolûmes 115a van de stangzijde van de hydraulische dubbelwerkende cilinders (1 la, 1 lb) zijn onderling gekoppeld, evenals de slagvolumes 115b van de plaatzijde, waardoor de volumes relatief gelijk blijven.

De tweede grijporganen (23 a, 23b) zijn met behulp van de hydraulische gelijkloopcilinders (24a, 24b) gezamenlijk te bewegen in de richting 16. De gezamenlijke beweging kan ‘actief zijn, bijvoorbeeld om de hoekpositie van een reeds geplaatst object aan te passen, of ‘passief, waarbij een verplaatsing van de grijporganen (23a, 23b) in de richting 16 ten gevolge van een slingerbeweging van een in de grijporganen (23a, 23b) opgenomen object wordt gedempt.

Een geschikte uitvoeringsvorm van de bewegingsdempende middelen (23a, 23b) voor de grijporganen (23a, 23b) wordt getoond in figuur 7B. De gelijkloopcilinder 24a (en 24b) is aangesloten op een hydraulisch circuit zoals aangegeven, dat een pomp 240, twee kleppen (241, 242) en een smoorventiel 243 omvat. Bij gesloten kleppen (241, 242) werkt de gelijkloopcilinder als bewegingsdemper. Als gevolg van een beweging van de grijporganen (23a, 23b) wordt een zuiger 424 verplaatst en wordt olie via het smoorventiel 243 rondgepompt. Hierbij wordt bewegingsenergie omgezet in thermische energie door opwarming van de olie, waarbij een te hoge temperatuurstijging wordt voorkomen door het hydraulische circuit te voorzien van (niet getoonde) koelmiddelen. Bij open kleppen (241, 242) kan olie met de pomp 240 ‘actief naar de cilinder worden gepompt waardoor de zuiger 244 en dus ook de grijporganen (23a, 23a) ‘actief worden verplaatst.

Het zal duidelijk zijn dat de hierboven beschreven uitvoeringsvormen dienen te zijn voorzien van randapparatuur zoals bijvoorbeeld hydraulische en elektrische vermogensbronnen, toevoerleidingen daarvoor en dergelijke meer. Deze randapparatuur wordt verder niet in detail beschreven.

Met de hierboven in detail beschreven uitvoeringsvorm van de uitgevonden inrichting kan een fors slank object, in het bijzonder een monopaal 3, van een windturbine op een ondergrond, in het bijzonder een onderwaterbodem 2, worden geplaatst, en dit bij slechtere weersomstandigheden dan met de bekende werkwijze mogelijk is.

Een geschikte uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat het aan een hefpunt 33 (zie figuren 1 en 2) opnemen van de monopaal 3 met een daartoe geschikt hefmiddel zoals de kraan 6. De monopaal 3 wordt vervolgens neergelaten tot op een hoogte waarbij een op afstand van het hefpunt 33 gelegen manteldeel 32 van de monopaal 3 met de hierboven beschreven grijporganen (12a, 12b, 23a, 23b) wordt aangegrepen. De grijporganen (12a, 12b, 23a, 23b) zijn hierbij middels in twee richtingen 15 en 16 werkende bewegingsdempende verbindingen verbonden met het jack-up platform onder tussenkomst van het vakwerkframe 7. De in de richting 15 werkende bewegingsdempende middelen omvatten een hydraulisch circuit waarin cilinders (11a, 1 lb) zijn opgenomen, evenals smoorventielen 113, kleppen (111, 112) en pompen 110. De in de richting 16 werkende bewegingsdempende middelen omvatten een hydraulisch circuit waarin gelijkloopcilinders (24a, 24b) zijn opgenomen, evenals smoorventielen 243, kleppen (241, 242) en pompen 240.

Door toepassing van de bewegingsdempende middelen worden tijdens het verder laten zakken van de monopaal 3 slingerbewegingen ervan in twee loodrecht op elkaar staande richtingen 15 en 16, die beide dwars op de lengterichting 30 van de monopaal 3 verlopen, gedempt. Deze toestand blijft gehandhaafd totdat de onderzijde van de monopaal 3 de onderwaterbodem 2 bereikt of hierin in beperkte mate doordringt. De oriëntatie (hoekpositie) van de monopaal 3 ten opzichte van de verticale richting kan in deze toestand desgewenst worden aangepast door de armen (12a, 12b) en de grijproganen (23a, 23b) met de hydraulische gelijkloopcilinders (lia, 1 lb) en (24a, 24b) actief in de richting 15 en/of 16 actief te verplaatsen. Indien de monopaal 3 hierbij enigszins is verankerd in de onderwaterbodem kan zodoende de hoekpositie van de monopaal 3 ten opzichte van de verticale richting worden aangepast. Eens de monopaal 3 zich in de juiste positie bevindt en goed (verticaal) is uitgericht, wordt de monopaal 3 ten opzichte van de onderwaterbodem 2 gefixeerd, bijvoorbeeld door de monopaal 3 met behulp van een hydraulische hamer verder in de onderwaterbodem te drijven, bij voorkeur onder geleding van de grijpconstructie 10. Eens de fixatie naar wens is uitgevoerd, wordt de monopaal 3 ontkoppeld van de grijpconstructie 10 door de van de grijporganen (23a, 23b) voorziene armen (12a, 12b) terug te trekken van het manteldeel 32, en de grijpconstructie 10 rond de scharnieren 72 te roteren tot in de ruststand.

Claims

Conclusies

1. Inrichting voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting, waarbij de inrichting een heffniddel omvat waarmee het object kan worden opgenomen, en een van het hefmiddel onderscheidende grijpconstructie, die is verbonden met een steunstructuur, ten opzichte van deze steunstructuur beweegbare grijporganen omvat die zijn ingericht om een manteldeel van het aan het hefmiddel hangende object aan te grijpen, evenals bewegingsdempende middelen, die zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen ten opzichte van de steunstructuur te dempen.
2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om de bewegingsenergie van de ten opzichte van de steunstructuur bewegende grijporganen om te zetten in thermische energie.
3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de bewegingsdempende middelen een hydraulische zuigercilinder omvatten, en smoormiddelen voor in de zuigercilinder aanwezige hydraulische vloeistof.
4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de zuigercilinder een hydraulische gelijkloopcilinder omvat.
5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bewegingsdempende middelen een hydraulische accumulator omvatten.
6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de inrichting koelmiddelen omvat voor de bewegingsdempende middelen.
7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de grijpconstructie een vakwerkframe omvat dat is verbonden met de steunstructuur.
8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij het vakwerkframe roteerbaar is verbonden met de steunstructuur.
9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de grijporganen een stel armen omvat, waarbij de armen zich dwars op de lengterichting van het object uitstrekken en ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn tussen een vrije positie op afstand van het manteldeel waarin het manteldeel wordt vrijgelaten, en een klempositie waarin het manteldeel klemmend is opgenomen.
10. Inrichting volgens conclusie 9, waarbij de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om de beweging van de armen ten opzichte van de steunstructuur gezamenlijk te dempen.
11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij de armen zijn voorzien van tweede grijporganen die beweegbaar zijn in een lengterichting van de armen.
12. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om de beweging van de tweede grijporganen ten opzichte van de steunstructuur gezamenlijk te dempen.
13. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om de beweging van de grijporganen te dempen in twee van elkaar verschillende richtingen.
14. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om de grijporganen actief te bewegen ten opzichte van de steunstructuur.
15. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de steunstructuur een omtreksrand heeft, de grijporganen zich voorbij de omtreksrand uitstrekken waardoor een aan het hefmiddel hangend object kan afhangen langs de steunstructuur, en eerste bewegingsdempende middelen evenwijdig aan de omtreksrand inwerken.
16. Inrichting volgens conclusie 15, waarbij tweede bewegingsdempende middelen loodrecht op de omtreksrand inwerken.
17. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij deze een hefmiddel omvat waarmee het object aan een hefpunt kan worden opgenomen, en de grijpconstructie is ingericht voor het op afstand van het hefpunt aangrijpen van het aan het hefmiddel hangende object.
18. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de steunstructuur een vaartuig omvat, in het bijzonder een jack-up platform.
19. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het object de monopaal van een windturbine betreft, en de ondergrond een onderwaterbodem.
20. Werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een fors slank object met een lengterichting, waarbij de werkwijze de stappen omvat van a) het verschaffen van een object en een inrichting volgens één der voorgaande conclusies; b) het met het hefmiddel opnemen van het object; c) het met de grijporganen aangrijpen van een manteldeel van het aan het hefmiddel hangende object, waarbij de grijporganen middels de bewegingsdempende verbinding zijn verbonden met de steunstructuur waardoor bewegingen van de grijporganen ten opzichte van de steunstructuur worden gedempt; d) het laten zakken van het object tot op of in de ondergrond; e) het fixeren van het object ten opzichte van de ondergrond; en f) het ontkoppelen van het object van de inrichting.
21. Werkwijze volgens conclusie 20, waarbij voorafgaand aan stap e) de hoekpositie van het object wordt aangepast door de grijporganen middels de bewegingsdempende middelen actief te bewegen.