BE1028183A9 - Inrichting voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object, en overeenkomstige werkwijze - Google Patents

Abstract

Beschreven wordt een inrichting voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton. De inrichting omvat een drijvend platform met een werkdek waarop een hefinrichting voor het heffen van het object is aangebracht. De hefinrichting heeft twee in een dwarsscheepse richting van het platform op afstand van elkaar opgestelde, A-frame vormige gieken, die scharnierend rond een dwarsscheepse as van het platform zijn verbonden met het werkdek. De hefinrichting heeft verder een met het werkdek verbonden grijpconstructie met grijporganen die een manteldeel van het object kunnen aangrijpen, en die zich over een dwarsscheepse rand van het platform uitstrekken. De grijpconstructie is in de dwarsscheepse richting over het werkdek te verplaatsen. Een werkwijze die gebruik maakt van de inrichting wordt ook beschreven.

Description

INRICHTING VOOR HET HEFFEN EN OP EEN ONDERGROND PLAATSEN VAN EEN LANGWERPIG OBJECT, EN OVEREENKOMSTIGE WERKWIJZE

TECHNISCH GEBIED VAN DE UITVINDING De uitvinding betreft een inrichting en werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton. De uitvinding betreft in het bijzonder een inrichting en werkwijze voor het op een onderwaterbodem plaatsen van een monopaal van een windturbine.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING 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 langwerpig object, zoals andere offshore funderingsstructuren, jetties, radar- en andere torens. De fundering van een windturbine op zee heeft meestal een langwerpig ontwerp omdat het hoogteverschil tussen een op de fundering geplaatste windturbine en de onderwaterbodem moet worden overbrugd. Verder is een extra lengte nodig om de fandering in de onderwaterbodem te verankeren. Om de aanzienlijke gebruiksbelastingen op te kunnen vangen is ook veel materiaal vereist. Een fundering heeft dan ook doorgaans een relatief hoog gewicht. Bovendien worden funderingen steeds zwaarder omdat windturbines steeds groter worden ontworpen. Een veel toegepaste fundering van een windturbine omvat een monopaal die aan een bovenzijde kan zijn 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 de onderwaterbodem gedreven. 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.

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 relatief 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 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.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING Een doel van onderhavige uitvinding is daarom te voorzien in een inrichting en werkwijze voor het op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton, die bovengenoemde nadelen 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 volgens conclusie 1. De inrichting is ontworpen voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton, en omvat daartoe een drijvend platform met een werkdek waarop een hefinrichting voor het heffen van het object is aangebracht, waarbij de hefinrichting twee in een dwarsscheepse richting van het platform op afstand van elkaar opgestelde, A-frame vormige gieken omvat, die scharnierend rond een dwarsscheepse as van het platform zijn verbonden met het werkdek, en die daartoe in krachtoverbrengende verbinding staan met twee overeenkomstige op het werkdek aangebrachte A-frame vormige steunstructuren, waarbij de hefinrichting verder een met het werkdek verbonden grijpconstructie omvat met grijporganen die zijn ingericht om cen manteldeel van het object aan te grijpen, en die zich over een dwarsscheepse rand van het platform uitstrekken, waarbij de grijpconstructie in de dwarsscheepse richting over het werkdek ten minste tussen de gieken verplaatsbaar is.

De combinatie van de geclaimde twee gieken met een A-frame vorm en de met het werkdek verbonden verplaatsbare grijpconstructie met over de dwarsscheepse rand van het platform uitstekende grijporganen zorgt ervoor dat relatief zware langwerpige objecten zoals de huidige en toekomstige monopalen op veilige wijze op een ondergrond zoals een onderwaterbodem kunnen worden geplaatst en hierin verankerd.

Volgens een uitvoeringvorm van de uitvinding heeft een inrichting waarbij de krachtoverbrengende verbinding tussen elke giek en de overeenkomstige A-frame vormige steunstructuur een tussen beide verlopende spankabel omvat het voordeel dat relatief grote lasten kunnen worden geheven.

Het heeft verder voordelen wanneer de inrichting volgens een uitvoeringsvorm gekenmerkt wordt doordat ten minste één van de twee gieken in de langsscheepse richting over het werkdek verplaatsbaar is. Dit voordeel wordt hieronder verder toegelicht in het kader van de met de inrichting uit te voeren werkwijze voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton. De inrichting volgens nog een andere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat het object aan een hefpunt van één van de twee gieken opneembaar is, en de grijpconstructie is ingericht om het aan de betreffende giek hangende object op afstand van het hefpunt aan te grijpen. De grijporganen strekken zich voorbij de dwarsscheepse rand van het platform uit waardoor een aan een giek van de hefinrichting hangend object kan afhangen langs de dwarsscheepse rand van het platform.

Het drijvende platform kan een vierhoekige vorm hebben die wordt begrensd door twee dwarsscheepse en twee langsscheepse randen. Een dwarsscheepse rand verloopt in een dwarsscheepse richting die loodrecht staat op een vaarrichting van het platform. Een langsscheepse rand verloopt in een langsscheepse richting die evenwijdig is met een vaarrichting van het platform. Het platform kan zelfstandig zijn aangedreven of worden voortbewogen met een ander vaartuig. Ook kan het platform eventueel zijn voorzien van een aantal hoekpalen die op de onderwaterbodem kunnen aangrijpen en die het werkdek boven het wateroppervlak kunnen uittillen.

Doordat de gieken een A-vorm hebben waarbij elk been van een giek scharnierend rond een dwarsscheepse as van het platform is verbonden met het werkdek, is een A-vormige giek niet in staat om rond een loodrecht op het werkdek verlopende as te roteren ten opzichte van het werkdek. Hierdoor dient het platform bij het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object op een aangepaste wijze zijn georiënteerd. De grijpconstructie is in de dwarsscheepse richting over het werkdek verplaatsbaar, en wel ten minste tussen de gieken. De verbinding van de grijpconstructie met het werkdek kan hiertoe een stel wielen omvatten dat verrijdbaar is over een railgeleiding die zich in de dwarsscheepse richting uitstrekt over het werkdek, bij voorkeur langs (en in de nabijheid van) de dwarsscheepse rand. Naast een railgeleiding zijn andere types geleiding eveneens mogelijk. Het verplaatsen van de grijpconstructie kan actief gebeuren, bijvoorbeeld door de wielen aan te drijven, maar kan ook passief gebeuren, namelijk door meebewegen met een beweging van het in de grijpconstructie opgenomen object. In een uitvoeringsvorm van de uitvinding liggen de grijporganen in een vlak en is het vlak van de grijporganen rond een langsscheepse as roteerbaar tussen een horizontale en een verticale positie. Dit laat een rotatiebeweging toe rond dezelfde as van een in de grijporganen opgenomen object. De grijporganen kunnen op elke geschikte wijze worden uitgevoerd. Een bijzonder geschikte uitvoeringsvorm omvat een grijpconstructie waarvan de grijporganen beweegbaar zijn tussen een open positie, waarin het manteldeel van het object door de grijporganen kan worden ontvangen, en een gesloten positie van de grijporganen. In de gesloten positie van de grijporganen kunnen zij gezamenlijk een cirkelvormig omsluitsel vormen van het aangegrepen manteldeel. In deze uitvoeringsvorm sluiten de grijporganen passend aan op het manteldeel, dat in veel gevallen inderdaad ook cirkelvormig zal zijn, bijvoorbeeld in het geval van een cilindrische monopaal. De grijporganen kunnen op bekende wijze beweegbaar zijn tussen de open en gesloten 5 positie, bijvoorbeeld door actuatoren in de vorm van hydraulische cilinders.

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft het kenmerk dat de grijpconstructie verder een steun omvat die is ingericht om een onderzijde van het object tijdens het heffen te ondersteunen. Deze uitvoeringsvorm vermindert het risico dat een aan een giek van de hefinrichting opgehangen object uit zijn ophanging zou glijden. Een geschikte uitvoeringsvorm omvat een steun die twee aan de grijpconstructie bevestigde armen omvat, bijvoorbeeld aan de grijporganen van de grijpconstructie bevestigde armen. De armen strekken zich in gebruik aan tegenoverliggende zijden van het object uit en zijn aan een onderzijde voorzien van haken die de onderzijde van het object ondersteunen. Een eenvoudige uitvoeringsvorm omvat een steun die U-vormig is, waarbij de basis van de U-vorm de onderzijde van het object ondersteunt. Een andere geschikte uitvoeringsvorm heeft betrekking op een inrichting waarbij de grijpconstructie verder bewegingsdempende middelen omvat, die zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen ten opzichte van het werkdek te dempen. Deze uitvoeringsvorm van de inrichting, en meer bepaald de grijpconstructie ervan, werkt als een dempend systeem dat tenminste een deel van de energie van een aan een giek van de hefinrichting hangend object opvangt zonder dat slingerbewegingen van het object overigens volledig worden verhinderd. De bewegingsdempende middelen zorgen ervoor dat een 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 gedempt.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding betreft een inrichting waarbij de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen evenwijdig aan de dwarsscheepse richting te dempen.

De bewegingsdempende verbinding tussen de grijporganen en het werkdek kan op vele manieren worden ingericht. Zo is het mogelijk dat de bewegingsdempende middelen een mechanisch veermiddel omvatten dat tussen de grijporganen en het werkdek is aangebracht. Een geschikt mechanisch veermiddel omvat bijvoorbeeld een voorgespannen draad, bij voorkeur staaldraad, die is verbonden met een lier, desgewenst door middel van een hydraulische cilinder. Ook kunnen de bewegingsdempende middelen een hydraulische zuigercilinder omvatten, en smoormiddelen voor in de zuigercilinder aanwezige hydraulische vloeistof. Nog een andere uitvoeringsvorm omvat bewegingsdempende middelen in de vorm van een hydraulische gelijkloopcilinder 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.

Om de aanzienlijke krachten bij het opnemen van een object op te kunnen vangen en efficiënt door te kunnen leiden naar het werkdek van het platform wordt de inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding gekenmerkt doordat de grijpconstructie een met het werkdek verbonden vakwerkframe omvat waaraan de grijporganen zijn bevestigd. Het heeft verder voordelen wanneer de grijpconstructie, en in het bijzonder het vakwerk, roteerbaar is verbonden met het werkdek. 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 een ‘transition piece’ bijvoorbeeld, 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. Een verdere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding betreft een inrichting waarbij de grijporganen in een vlak liggen en de grijpconstructie een met het werkdek verbonden rotatiemotor omvat die is ingericht om het vlak van de grijporganen rond de langsscheepse as te roteren tussen de horizontale en de verticale positie. Desgewenst kan de rotatie ook passief zijn, in welke uitvoeringsvorm de rotatiemotor wordt vervangen door een cilindrisch steundeel dat een dergelijke rotatie toelaat.

Een ander aspect van de uitvinding betreft een werkwijze voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton, waarbij de werkwijze de stappen omvat van a) het verschaffen van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies; Db) het positioneren van de grijpconstructie aan een eerste langsscheepse zijde van het platform ter hoogte van een eerste giek; c) het met de grijporganen van de grijpconstructie aangrijpen van een eerste manteldeel van het object in een nagenoeg horizontale stand; d) het met een sling of ander aangrijpmiddel aangrijpen van een ander tweede manteldeel van het object in nagenoeg horizontale toestand, waarbij de sling is verbonden met een, tegenoverliggend aan de langsscheepse zijde gepositioneerde, tweede giek; e) het met de tweede giek heffen van het tweede manteldeel zodat het object rond de grijpconstructie roteert van de horizontale stand naar een nagenoeg verticale stand; waarbij de grijpconstructie zich tijdens stap e) in de dwarsscheepse richting verplaatst van de eerste naar de tweede giek. Met de geclaimde werkwijze wordt het mogelijk relatief zware objecten bij een hogere zeegang te heffen en op een ondergrond te plaatsen dan mogelijk is met de bekende werkwijze. Het object wordt in een uitvoeringsvorm van de uitvinding door de tweede giek aan een hefpunt opgenomen, waarbij de grijporganen in een vlak liggen en het vlak in stap ©) rond een langsscheepse as roteert tussen een horizontale en een verticale positie.

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding betreft een werkwijze waarbij een onderzijde van het object ten minste tijdens het heffen met een steun wordt ondersteund. Een verder verbeterde werkwijze heeft het kenmerk dat bewegingen van de grijporganen ten opzichte van het werkdek worden gedempt, bij voorkeur bewegingen van de grijporganen evenwijdig aan de dwarsscheepse richting. In een andere uitvoeringsvorm van de uitgevonden werkwijze is de tweede giek ten opzichte van de eerste giek in de langsscheepse richting over het werkdek verplaatst tot in een positie die verder weg ligt van de dwarsscheepse rand - waar de grijpconstructie zich bevindt - dan de positie van de eerste giek. Hierdoor wordt de verplaatsing van de grijpconstructie tijdens stap e) in de dwarsscheepse richting van de eerste naar de tweede giek vergemakkelijkt en de krachten beter verdeeld.

De rotatie van het object van de horizontale stand naar een nagenoeg verticale stand wordt verder vergemakkelijkt in een uitvoeringsvorm van de werkwijze waarin het eerste en het tweede manteldeel zich op afstand van elkaar bevinden en aan weerszijden van het zwaartepunt van het object.

In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat het tweede manteldeel een trunnion waarmee de sling kan aangrijpen. Hierdoor blijft de sling tijdens het roteren op nagenoeg dezelfde positie aangrijpen.

Een verder geoptimaliseerde werkwijze omvat volgens een uitvoeringsvorm verder de stappen van: f) het in de nagenoeg verticale stand laten zakken van het object tot op of in de ondergrond; g) het met een heimiddel fixeren van het object ten opzichte van de ondergrond; en Dh) het ontkoppelen van het object van de inrichting. Het heimiddel wordt bij voorkeur opgehangen aan de tweede giek. Indien de steun werd toegepast tijdens het heffen en roteren van het object wordt de steun aan de onderzijde van het object verwijderd voorafgaand aan stap f).

Hoewel de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar zijn voor het plaatsen van elk fors langwerpig object op of in een ondergrond, betreft het object bij voorkeur de monopaal van een windturbine, en de ondergrond een onderwaterbodem.

Het ten opzichte van de ondergrond fixeren van een met de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding op of in een ondergrond geplaatst langwerpig object kan op elke wijze gebeuren. Zo is het mogelijk een 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. Ten slotte wordt aangegeven dat de in deze octrooiaanvraag beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding gecombineerd kunnen worden in elke mogelijke combinatie van deze uitvoeringsvormen. Elke uitvoeringsvorm afzonderlijk kan het voorwerp uitmaken van een afgesplitste octrooiaanvrage.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN 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 drijvend platform dat kan worden toegepast in een inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 2 een schematisch perspectivisch aanzicht van een inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 3 een schematisch perspectivisch detailaanzicht van de in figuur 2 getoonde grijpconstructie volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 4A een schematisch perspectivisch aanzicht van de grijpconstructie, in verschillende posities, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 4B een schematisch zijaanzicht van de in figuur 4A getoonde uitvoeringsvorm van de grijpconstructie volgens de uitvinding; Fig. 4C een schematisch bovenaanzicht van de in figuur 4A getoonde uitvoeringsvorm van de grijpconstructie volgens de uitvinding;

Fig. 5 een schematisch perspectivisch aanzicht van nog een andere uitvoeringsvorm van de grijpconstructie volgens de uitvinding; Fig. 6 een schematisch perspectivisch zijaanzicht van nog een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding waarin een monopaal in nagenoeg horizontale stand is opgenomen; Fig. 7A-7D schematische voorstellingen van verschillende stappen van een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Fig. 8 een schematisch perspectivisch detailaanzicht van één van de in figuren 7A-7D getoonde stappen; Fig. 9A-9E schematische voorstellingen van verschillende vervolgstappen van een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVOORBEELDEN Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding getoond. Meer bepaald toont figuur 1 een drijvend platform 2 dat kan worden toegepast in een dergelijke inrichting. De inrichting 1 is ontworpen voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton, zoals de in figuren 6-9 getoonde monopaal 4. Een dergelijke monopaal 4 kan bijvoorbeeld worden toegepast als fundering voor een (niet getoonde) offshore windturbine. Het drijvend platform 2 heeft een werkdek 20 waarop een hefinrichting 3 voor het heffen van de monopaal 4 is aangebracht. De hefinrichting 3 omvat een eerste giek 3-1 die aan een langsscheepse zijde 2-1 van het platform 1 is opgesteld. In de getoonde uitvoeringsvorm is deze langsscheepse zijde 2-1 de stuurboordzijde van het platform 1. Een tweede giek 3-2 is aan een tegenoverliggende langsscheepse zijde 2-2 op het werkdek 2 van het platform 1 opgesteld. In de getoonde uitvoeringsvorm is de tegenoverliggende langsscheepse zijde 2-2 de bakboordzijde van het platform 1. Beide gieken (3-1, 3-2) zijn in een dwarsscheepse richting 10 van het platform 1 op afstand van elkaar opgesteld. De gieken (3-1, 3-2) hebben de vorm van een A-frame, waarvan beide benen aan een onderzijde ervan scharnierend rond een dwarsscheepse as 11 van het platform 1 zijn verbonden met het werkdek 1. Door de A-vorm van beide gieken (3- 1, 3-2) zijn deze niet in staat om rond een loodrecht op het werkdek 20 verlopende richtingas 12 te roteren ten opzichte van het werkdek 20. Het platform 1 dient bij het heffen en op een ondergrond plaatsen van een monopaal 4 dan ook bij voorkeur op een aangepaste wijze te zijn georiënteerd en gefixeerd.

De rotatie van de gieken (3-1, 3-2) rond de dwarsscheepse as 12 kan gebeuren door een krachtoverbrengende verbinding met twee overeenkomstige op het werkdek 20 aangebrachte A-frame vormige steunstructuren (3-3, 3-4). De krachtoverbrengende verbinding omvat in de getoonde uitvoeringsvorm tussen elke giek (3-1, 3-2) en de overeenkomstige A-frame vormige steunstructuur (3-3, 3-4) verlopende spankabels 30.

Aantrekken van de spankabels 30 veroorzaakt een rotatie van de gieken (3-1, 3-2) in de richting van een achtersteven 2-3 van het platform 1, daar waar laten vieren van de spankabels 30 een rotatie veroorzaakt van de gieken (3-1, 3-2) in de richting van een voorsteven 2-4 van het platform 1. Desgewenst zijn de gieken (3-1, 3-2) nog voorzien van hulpgieken (30-1, 30-2) die met spankabels 31 kunnen worden bediend. Ook zijn de gieken (3-1, 3-2, 30-1, 30-2) elk voorzien van een hijshaak 32, die zijn te bedienen met overeenkomstige kabels.

De gieken (3-1, 3-2) zijn over het werkdek 20 van het platform verplaatsbaar in een langsscheepse richting 13. Dit kan worden bewerkstelligd door een met het werkdek 20 verbonden railgeleiding 21. Het platform 2 is in de getoonde uitvoeringsvorm zelfaandrijvend maar dit is niet noodzakelijk.

Onder verwijzing naar figuur 2 wordt aangegeven dat de hefinrichting 3 verder een met het werkdek 2 verbonden grijpconstructie 5 omvat. De grijpconstructie 5 omvat een basis 50 die in de dwarsscheepse richting 10 over het werkdek 20 verplaatsbaar is tussen de gieken (3-1, 3-2). Daartoe is de basis 50 middels een glijdinrichting 51 met het werkdek 20 verbonden. Ook is het mogelijk een railverbinding 56 (zie figuur 3) te voorzien tussen de basis 50 en het werkdek 20. De basis 50 omvat in de in figuren 2 en 3 getoonde uitvoeringsvorm twee driehoekige zijplaten (50-1, 50-2) die onderling stijf met dwarsbalken 50-3 zijn verbonden. Aan een bovenzijde van de basis 50 is de grijpconstructie 5 voorzien van een cilindrisch deel 52 waarin grijporganen (53-1, 53-2) via een gemeenschappelijk deel 53-3 zijn opgenomen. De grijporganen (53-1, 53-2) kunnen worden bewogen tussen een in figuren 2 en 3 getoonde open positie, waarin een manteldeel 40 van een monopaal 4 door de grijporganen (53-1, 53-2) kan worden ontvangen, en een in figuren 4 en 5 getoonde gesloten positie van de grijporganen (53- 1, 53-2) waarin dit niet meer mogelijk is.

De grijporganen (53-1, 53-2) en het gemeenschappelijke deel 53-3 liggen in een vlak 54, en het gemeenschappelijke deel 53-3 is dusdanig verbonden met het cilindrisch deel 52 dat het vlak rond een langsscheepse as 55 roteerbaar is tussen een horizontale positie (zie bijvoorbeeld figuur 8) en een in figuur 2 getoonde vertikale positie.

Deze rotatie is in figuur 3 schematisch weergegeven met de pijl 58. De rotatie kan actief zijn, bij voorbeeld door een (niet getoonde) rotatiemotor in het cilindrische deel 52 op te nemen, of passief.

De grijpconstructie 5 omvat verder een steun 57 die is ingericht om een onderzijde 41 van een monopaal 4 tijdens het heffen te ondersteunen.

De steun 57 omvat twee aan het gemeenschappelijke deel 53-3 van de grijporganenn (53-1, 53-2) bevestigde armen (57- 1, 57-2) en een onderbeugel 57-3 die tezamen een U-vorm vormen.

De grijpconstructie 5 kan ook worden aangeduid met ‘upending tool’ omdat deze is ingericht om een erin opgenomen monopaal 4 of ander langwerpige object op te richten, in samenwerking met één of beide van de gieken (3-1, 3-2, 30-1, 30-2). Vanwege de afmetingen van een monopaal 4 kan de grijpconstructie een groot relatief gewicht hebben, bijvoorbeeld een totaalgewicht van 200-250 ton en meer.

Een andere uitvoeringsvormen van de grijpconstructie 5 wordt getoond in figuur 4. De basis 50 omvat in deze uitvoeringsvorm een robuust stalen frame (van circa 300 ton bij voorbeeld), dat is opgebouwd uit stalen diagonale buizen, verticale buizen, en warmgevormde stalen buizen voor extra versteviging, en dat gedeeltelijk over een dwarrscheepse rand in de vorm van de voorsteven 2-4 uitsteekt.

De grijporganen 53 (53-1, 53-2, 53-3) zijn verbonden met een dwarsbalk 59 die is te roteren rond een centrale as 59-1 met behulp van twee op uiteinden van de dwarsbalk 59 aangrijpende hydraulische cilinders (59-2, 59-3). Nog een andere uitvoeringsvormen van de grijpconstructie 5 wordt getoond in figuren 4A (perspectivisch aanzicht), 4B (bovenaanzicht) en 4C (vooraanzicht). De basis 50 omvat in deze uitvoeringsvorm eveneens een robuust stalen frame (van circa 300 ton bij voorbeeld), dat is opgebouwd uit stalen diagonale buizen, verticale buizen, en warmgevormde stalen buizen voor extra versteviging, en dat met een horizontale balk 50-4 gedeeltelijk over een dwarrscheepse rand in de vorm van de voorsteven 2-4 uitsteekt. De grijporganen 53 (53-1, 53-2, 53-3) zijn roteerbaar met een uiteinde van de horizontale balk 50-4 verbonden waardoor het vlak 54 van de grijporganen 53 kan worden geroteerd van een horizontale stand A naar een verticale stand B. De grijporganen (53-1, 53-2, 53-3) vormen in de getoonde uitvoeringsvormen tezamen in de gesloten positie een cirkelvormige doorsnede. Hierbij dient opgemerkt te worden dat de grijporganen 53 bij voorkeur worden ontworpen om te worden aangepast voor verschillende objectafmetingen en —diameters. Zo kan het nuttig zijn monopaaldiameters van bijvoorbeeld van 8 meter tot 11 meter en meer op te kunnen nemen.

Verder heeft het voordelen wanneer de grijporganen (53-1, 53-2) met een afstandsbediening op afstand zijn te openen en te sluiten. Zo kunnen de grijporganen (53-1, 53-2) bijvoorbeeld worden geopend om een in horizontale positie aan de gieken (3-1, 3-2) opgehangen monopaal 4 (zie figuur 6) of ander object te ontvangen. Eens een manteldeel 40 van de monopaal 4 tussen de grijporganen (53-1, 53-2) is opgesloten en een onderzijde 41 van de monopaal afsteunt op de onderbeugel 57-3 van de steun 57, kan de monopaal 4 met een giek (3-1, 3-1) worden opgericht waarbij de grijpconstructie 5 ervoor zorgt dat elke beweging in langsscheepse richting 13 en in dwarsscheepse richting van het manteldeel 40 in beginsel kan worden tegengegaan.

De afmetingen van de steun 57 kunnen eveneens worden aangepast aan de op te nemen objectafmetigen. Zo kan het nuttig zijn de lengte van de armen (57-1, 57-2) 30-40 meter, bijvoorbeeld 37,5 meter te kiezen, en de lengte van de onderbeugel 57-3 bijvoorbeeld ongeveer 15 meter, rekening houdend met een monopaaldiamter van 15 meter bijvoorbeeld. De onderbeugel 57-3 zorgt ondere andere voor bewegingsbeperking in een langsrichting 42 van de monopaal 4 tijdens het oprichten van de monopaal 4. Hiermee wordt ook de giek ontlast.

De glijdinrichting (51, 56) laat een beweging toe van een in een giek (3-1, 3-2) opgehangen monopaal in de richting van de giek (3-1, 3-2) waaraan de monopaal 4 is opgehangen, zoals hieronder verder zal worden toegelicht.

De grijpconstructie 5 is verder voorzien van (in de basis 50 opgenomen en daardoor niet zichtbare) bewegingsdempende middelen 60, die schematisch zijn weergegeven met het veersymbool, en zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen 53 ten opzichte van het werkdek 20 te dempen, in het bijzonder om bewegingen van de grijporganen 53 evenwijdig aan de dwarsscheepse richting 10 te dempen. De bewegingsdempende middelen 60 zorgen ervoor dat een uitwijking van een aan een giek opgehangen monopaal 4 weliswaar kan plaatsvinden maar deze in toenemende mate wordt tegengegaan naarmate de uitwijking groter wordt. Aldus worden slingerbewegingen van de monopaal 4 gedempt. De bewegingsdempende middelen 60 kunnen een mechanisch veermiddel omvatten dat tussen de grijporganen 53 en het werkdek 20 is aangebracht, maar andere uitvoeringsvormen zijn ook mogelijk.

In gebruik kan één van de gieken (3-1, 3-2), bijvoorbeeld de giek 3-2- aan bakboordzijde 2-2 met een onderzijde over een afstand 62 verder naar achter (in de richting van de achtersteven 2-3) zijn geplaatst dan de giek 3-1 aan stuurboordzijde 2-1.

Deze relatieve positie kan worden bereikt door de bakboordgiek 3-2 over de railgeleiding 21 te verschuiven.

Onder verwijzing naar figuren 6-9 wordt een uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een monopaal 4 getoond.

Zoals getoond in figuur 6 wordt een door een vaartuig getransporteerde monopaal 4 drijvend in nagenoeg horizontale stand in de nabijheid van het platform 1 gebracht, waarbij het platform 1 dusdanig is gepositioneerd dat de monopaal 4 op de gewenste onderwaterpositie in de onderwaterbodem kan worden verankerd. De monopaal 4 wordt hierbij met haar langsrichting 42 in hoofdzaak evenwijdig aan de voorsteven 2-4 (de dwarsscheepse rand waar de grijpconstructie 5 zich bevindt) gepositioneerd. Een aan een tweede giek 3-2 opgehangen sling 61 (‘belly sling’) die rond een tweede manteldeel 43 van de monopaal 4 is aangebracht, kan hierbij behulpzaam zijn. De sling 61 verloopt hierbij rond op het manteldeel 43 van de monopaal 4 aangebrachte trunnions 43 (zie figuur 8). Vervolgens worden de grijporganen (53-1, 53-2) van de grijpconstructie 5 geopend en een eerste manteldeel 40 tussen de grijporganen (53-1, 53-2) gebracht en wel zover dat een onderzijde 41 van de monopaal 4 tot tegen de onderbeugel 57-3 van de steun 57 is gebracht. Daarna worden de grijporganen (53-1, 53-2) gesloten totdat zij het manteldeel 40 omsluiten, zoals dat wordt getoond in figuur 7A bijvoorbeeld.

Vooreerst wordt de grijpconstructie 5 aan een eerste langsscheepse zijde van het platform 1 gepositioneerd ter hoogte van een eerste giek 3-1. De eerste langsscheepse zijde is in de in figuur 7 getoonde uitvoeringsvorm de stuurboordzijde 2-1. Zoals hierboven al werd beschreven wordt een eerste manteldeel 40 vervolgens met de grijporganen (53-1, 53-2) van de grijpconstructie 5 aangegrepen waarbij de monopaal 4 zich drijvend in een nagenoeg horizontale stand bevindt.

Nadat een andere tweede manteldeel 43 met de sling 61 werd aangegrepen, waarbij de sling 61 is verbonden met een tweede giek 3-2, gepositioneerd aan stuurboordzijde 2-1, wordt het tweede manteldeel 43 met de tweede giek 3-2 (waarbij de hulpgiek 30-2 ook wordt toegepast) geheven zodat de monopaal 4 rond de grijpconstructie 5 roteert van de in figur 7A getoonde horizontale stand naar de in figuur 7D getoonde uiteindelijke nagenoeg vertikale stand. Zoals aangegeven in figuren 7B en 7D verplaatst de grijpconstructie 5 zich hierbij in de dwarsscheepse richting 10 over de railgeleiding 56 van de eerste giek 3-1 in de richting van de tweede giek 3-2. Hierdoor wordt onder andere bereikt dat de slings 61 in hoofdzaak vertikaal georienteerd blijven wat de stabiliteit van de monopaal 4 tijdens het oprichten ten goede komt. Hierbij roteert het vlak 54 van de grijporganen 53 rond de langsscheepse as 55 van een vertikale positie B (figuur 7A) tot in een horizontale positie A (figuur 7D). Ondertussen worden eventuele schommelbewegingen van de monopaal 4 gedempt door bewegingen van de grijporganen (53-1, 53-2) evenwijdig aan de dwarsscheepse richting 10 ten opzichte van het werkdek 20 te dempen met de bewegingsdempende middelen 60.

Om het oprichten van de monopaal 4 te vergemakkelijken bevinden het eerste manteldeel 40 en het tweede manteldeel 43 zich op een van nul verschillende afstand 44 van elkaar, en bovendien aan weerszijden van het zwaartepunt 45 van de monopaal, zie bijvoorbeeld figuur 8. Het zal duidelijk zijn dat het voor het oprichten van de monopaal 4 aangewezen is dat de grijpconstructie 5 de aan de tweede giek 3-2 hangende monopaal 4 op afstand van de hijstakels 32 van de tweede giek 3-2 aangrijpt.

Om de in verticale stand gehouden monopaal (zie figuur 8) vervolgens te kunnen laten zakken in de richting van de onderwaterbodem wordt de aan de onderzijde 41 van de monopaal 4 aanwezige steun 57 gedraaid over een hoek van bijvoorbeeld 5-10 graden van een steunpositie C in een ongesteunde positie D.

Vervolgens wordt de monopaal 4 tot op de onderwaterbodem neergelaten door de tweede giek 3-2, en hiervan losgekoppeld van zodra de onderzijde 41 van de monopaal 4 de onderwaterbodem heeft bereikt (figuur 9A). In deze toestand wordt de monopaal 4 tegengehouden in alle horizontale richtingen door de grijpconstructie 5 en in de vertikale richting door de onderwaterbodem. In de in figuren 9A-9E getoonde vervolgstappen wordt de monopaal 4 in de nagenoeg horizontale stand neergelaten tot op of in de onderwaterbodem (figuur 9A). Vervolgens wordt de monopaal 4 met een heimiddel in de vorm van een pneumatische hamer 63 in de onderwaterbodem gefixeerd. Dit gebeurt door de tweede giek 3-2 te verbinden met de hamer 62 (figur 9A), die vervolgens in een aantal stappen 9B-9D wordt gelift en volgens figuur 9E op een bovenzijde van de op de onderwaterbodem rustende monopaal 4 wordt geplaatst. Met de hamer 63 in deze positie wordt de monopaal 4 vervolgens in de onderwaterbodem gedreven tot de gewenste diepte is bereikt.

Eens de fixatie naar wens is uitgevoerd, wordt de monopaal 4 ontkoppeld van de grijpconstructie 5 door de grijporganen (53-1, 53-2) te openen en terug te trekken van het eerste manteldeel 40. Vervolgens wordt het platform 1 weggevoerd naar een volgende positie.

Claims (25)

CONCLUSIES BE2020/5220

1. Inrichting voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton, omvattende een drijvend platform met een werkdek waarop een hefinrichting voor het heffen van het object is aangebracht, waarbij de hefinrichting twee in een dwarsscheepse richting van het platform op afstand van elkaar opgestelde, A-frame vormige gieken omvat, die scharnierend rond een dwarsscheepse as van het platform zijn verbonden met het werkdek, en die daartoe in krachtoverbrengende verbinding staan met twee overeenkomstige op het werkdek aangebrachte A-frame vormige steunstructuren, waarbij de hefinrichting verder een met het werkdek verbonden grijpconstructie omvat met grijporganen die zijn ingericht om cen manteldeel van het object aan te grijpen, en die zich over een dwarsscheepse rand van het platform uitstrekken, waarbij de grijpconstructie in de dwarsscheepse richting over het werkdek, en ten minste tussen de gieken, verplaatsbaar is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de grijporganen in een vlak liggen en het vlak rond een langsscheepse as roteerbaar is tussen een horizontale en een verticale positie,

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de grijporganen beweegbaar zijn tussen een open positie, waarin het manteldeel van het object door de grijporganen kan worden ontvangen, en een gesloten positie van de grijporganen.

4, Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de grijpconstructie verder een steun omvat die is ingericht om een onderzijde van het object tijdens het heffen te ondersteunen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de steun twee aan de grijpconstructie bevestigde armen omvat.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij de steun U-vormig is.

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de grijpconstructie BE2020/5220 verder bewegingsdempende middelen omvat, die zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen ten opzichte van het werkdek te dempen.

8 Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de bewegingsdempende middelen zijn ingericht om bewegingen van de grijporganen evenwijdig aan de dwarsscheepse richting te dempen.

9, Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de grijpconstructie een met het werkdek verbonden vakwerkframe omvat waaraan de grijporganen zijn bevestigd.

10. Inrichting volgens één der conclusies 2-9, waarbij de grijpconstructie een met het werkdek verbonden rotatiemotor omvat die is ingericht om het vlak van de grijporganen rond de langsscheepse as te roteren tussen de horizontale en de verticale positie,

11. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de krachtoverbrengende verbinding tussen elke giek en de overeenkomstige A-frame vormige steunstructuur een tussen beide verlopende spankabel omvat.

12. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één van de twee gieken in de langsscheepse richting over het werkdek verplaatsbaar is.

13. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het object aan een hefpunt van één van de twee gieken opneembaar is, en de grijpconstructie is ingericht om het aan de betreffende giek hangende object op afstand van het hefpunt aan te grijpen.

14. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het object de monopaal van een windturbine betreft, en de ondergrond een onderwaterbodem.

15. Werkwijze voor het heffen en op een ondergrond plaatsen van een langwerpig object van ten minste 200 ton, waarbij de werkwijze de stappen omvat van a) het verschaffen van een inrichting volgens één der voorgaande conclusies; | BE2020/5220 b) het positioneren van de grijpconstructie aan een eerste langsscheepse zijde van het platform ter hoogte van een eerste giek; c) het met de grijporganen van de grijpconstructie aangrijpen van een eerste manteldeel van het object in een nagenoeg horizontale stand; d) het met een sling aangrijpen van een ander tweede manteldeel van het object in nagenoeg horizontale toestand, waarbij de sling is verbonden met een, tegenoverliggend aan de langsscheepse zijde gepositioneerde, tweede giek; e) het met de tweede giek heffen van het tweede manteldeel zodat het object rond de grijpconstructie roteert van de horizontale stand naar een nagenoeg vertikale stand; waarbij de grijpconstructie zich tijdens stap e) in de dwarsscheepse richting verplaatst van de eerste naar de tweede giek.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij de grijporganen in een vlak liggen en het vlak in stap e) rond een langsscheepse as roteert tussen een horizontale en een verticale positie.

17. Werkwijze volgens conclusie 15 of 16, waarbij een onderzijde van het object ten minste tijdens het heffen met een steun wordt ondersteund.

18. Werkwijze volgens één der conclusies 15-17, waarbij bewegingen van de grijporganen ten opzichte van het werkdek worden gedempt.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, waarbij bewegingen van de grijporganen evenwijdig aan de dwarsscheepse richting worden gedempt.

20. Werkwijze volgens één der conclusies 15-19, waarbij de tweede giek ten opzichte van de eerste giek in de langsscheepse richting over het werkdek is verplaatst tot in een positie die verder weg ligt van de dwarsscheepse rand - waar de grijpconstructie zich bevindt - dan de positie van de eerste giek.

21. Werkwijze volgens één der conclusies 15-20, waarbij het eerste en het tweede manteldeel zich op afstand van elkaar bevinden en aan weerszijden van het zwaartepunt van het object.

22. Werkwijze volgens één der conclusies 15-21, waarbij het tweede manteldeel trunnions omvat waarmee de sling kan aangrijpen.

23. Werkwijze volgens één der conclusies 15-22, verder omvattende de stappen van: f) het in de nagenoeg verticale stand laten zakken van het object tot op of in de ondergrond; g) het met een heimiddel fixeren van het object ten opzichte van de ondergrond; en h) het ontkoppelen van het object van de inrichting.

24. Werkwijze volgens één der conclusies 17-24, waarbij de steun aan de onderzijde van het object wordt verwijderd voorafgaand aan stap f).

25. Werkwijze volgens één der conclusies 15-24, waarbij het object de monopaal van een windturbine betreft, en de ondergrond een onderwaterbodem.