DE102009054608A1

DE102009054608A1 - Unterwassertragsystem für Anlagen

Info

Publication number: DE102009054608A1
Application number: DE102009054608A
Authority: DE
Inventors: Jochen Prof. Dr.-Ing. habil Großmann
Original assignee: Gicon Grossmann Ingenieur Consult GmbH
Current assignee: Gicon Grossmann Ingenieur Consult GmbH
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-16
Also published as: WO2011082986A2; EP2512910A2; WO2011082986A3

Abstract

Die Erfindung betrifft Unterwassertragsysteme für Anlagen mit Auftriebskörpern im Gewässer und entweder Gegengewichten oder Verankerungen am oder im Gewässergrund sowie Zugmitteln zwischen den Auftriebskörpern und den Gegengewichten oder Verankerungen. Die Unterwassertragsysteme zeichnen sich insbesondere durch eine sichere Positionierung der Anlagen bei einfacher Realisierung aus.
Dazu sind wenigstens drei über Verbindungselemente miteinander gekoppelte Auftriebskörper jeweils über ein Zugmittel mit je einem Gegengewicht oder einer Verankerung verbunden. Bei keiner auf die Anlage wirkenden Kraft ist jeweils ein Auftriebskörper senkrecht über einem Gegengewicht oder einer Verankerung angeordnet. Weiterhin ist der auf den Auftriebskörper wirkende Vektor der Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers so groß ist, dass auch bei maximaler Belastung die Zugmittel zwischen Auftriebskörper und Gegengewicht oder Verankerung immer gespannt sind und die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern wirken.
Die Gegengewichte oder Verankerungen sichern den Standort und die Position des Unterwassertragsystems mit der Anlage.

Description

Die Erfindung betrifft Unterwassertragsysteme für Anlagen mit Auftriebskörpern im Gewässer und entweder Gegengewichten oder Verankerungen am oder im Gewässergrund sowie Zugmitteln zwischen den Auftriebskörpern und den Gegengewichten oder Verankerungen.
Durch die Druckschrift GB 2 378 679 A ist eine Offshore-Wind-Turbine bekannt. Diese besitzt Tragkörper, die über Fesseln mit Ankern am Meeresboden verbunden sind. Die Stabilität der Turbine wird durch die Tragkörper gewährleistet. Die Fesseln dienen nicht der Stabilisierung, sondern nur der Positionierung der Turbine.
Die Druckschrift GB 2 400 823 A ist ein Offshore-Wind-Turbinen-Park bekannt. Mehrere Turbinen sind über Verbindungselemente miteinander verbunden. Jede der Turbinen besitzen Tragkörper, die am Meeresboden verankert sind. Die dabei verwendeten Fesseln dienen der Positionierung der einzelnen Turbinen.
Die Tragwirkung wird bei diesen Lösungen ausschließlich durch die Tragkörper sichergestellt. Dazu müssen dementsprechend ausgebildete Systeme im Wasser angeordnet sein.
Durch die Druckschrift DE 100 56 857 B4 ist eine verankerungsstabilisierte Trägerboje bekannt. Diese besteht aus einem mindestens einem voll getauchten Auftriebskörper, welcher als Träger für eine über der Wasseroberfläche befindliche Anlage dient. Der Auftriebskörper weist Haltepunkte auf, welche über Verankerungspunkte im Untergrund mittels Verbindungseinrichtungen diesen stramm vorspannen. Dadurch wird eine Bewegung des Auftriebskörpers gegenüber dem Untergrund weitgehend verhindert. Die Verbindungseinrichtungen des Auftriebskörpers greifen derart an den einzelnen Haltepunkten und den einzelnen Verankerungspunkten an, dass die Bewegungen in mehreren Bewegungsfreiheitsgraden einschränkbar sind. Mehrere Verbindungseinrichtungen zwischen dem Auftriebskörper und den Verankerungspunkten führen zu einem erhöhten Aufwand.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sicheres und einfaches Unterwassertragsystem für Anlagen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Unterwassertragsysteme für Anlagen mit Auftriebskörpern im Gewässer und entweder Gegengewichten oder Verankerungen am oder im Gewässergrund sowie Zugmitteln zwischen den Auftriebskörpern und den Gegengewichten oder Verankerungen zeichnen sich insbesondere durch eine sichere Positionierung der Anlagen bei einfacher Realisierung aus. Dazu sind wenigstens drei über Verbindungselemente miteinander gekoppelte Auftriebskörper jeweils über ein Zugmittel mit je einem Gegengewicht oder einer Verankerung verbunden. Bei keiner auf die Anlage wirkenden Kraft ist jeweils ein Auftriebskörper senkrecht über einem Gegengewicht oder einer Verankerung angeordnet. Weiterhin ist der auf den Auftriebskörper wirkende Vektor der Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers so groß ist, dass auch bei maximaler Belastung die Zugmittel zwischen Auftriebskörper und Gegengewicht oder Verankerung immer gespannt sind und die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern wirken.
Die Gegengewichte oder Verankerungen sichern den Standort und die Position des Unterwassertragsystems mit der Anlage.
Die Auftriebskörper befinden sich im Gewässer. Die Tiefe muss gegenüber der Gewässeroberfläche so groß sein, dass auch bei Wellengang dieser Sachverhalt gewährleistet ist. Die Tiefe wird damit durch die Wellentäler der maximal auftretenden Wellen des Gewässers bestimmt.
Mit der Erfüllung der Bedingungen hinsichtlich der Auftriebskörper und dem Wirken der Zugkräfte wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass die Anlage sicher positioniert ist. Bei einer an die Anlage wirkenden Kraft wird diese parallel zur Ebene der Auftriebskörper verschoben. Die Anlage kippt nicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 angegeben.
Die Auftriebskörper sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 in einer Ebene und an wenigstens drei Eckpunkten angeordnet, wobei die Anzahl der Eckpunkte gleich der Anzahl der Auftriebskörper ist. Die Ebene ist damit ein Mehreck, wobei die Eckpunkte durch die Auftriebskörper bestimmt sind.
Verbindungselemente und/oder die Auftriebskörper sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 gleichzeitig Träger für die Anlage. Damit ist ein einfacher Aufbau gegeben, wobei keine zusätzlichen Bauelemente als Träger der Anlage notwendig sind.
Verbindungselemente und/oder die Auftriebskörper sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 mit einem mittig zwischen den Auftriebskörpern angeordneten Tragkörper für die Anlage verbunden. Der Tragkörper erhöht die Stabilität des Unterwassertragsystems einschließlich der Anlage.
Der Tragkörper ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 vorteilhafterweise in der durch die Auftriebskörper bestimmten Ebene angeordnet.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 ist die Anlage ein turmartiges Bauwerk. Das ist beispielsweise eine Windkraftanlage oder ein Windmessmast. Die Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers kann dabei größer als die auf das Bauwerk wirkende und eine Kippkraft oder ein Moment verursachende Kraft sein. In Verbindung mit den Bedingungen, dass jeweils das Zugmittel zwischen Auftriebskörper und Verankerung immer gespannt ist sowie die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern wirken, wird bewirkt, dass diese Anlage parallel verschoben wird. Dadurch ist eine sichere Positionierung der Anlage als Offshore-Anlage gegeben.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 sind die Gegengewichte ausreichend schwere Bauteile in Form eines Gegenstandes an sich oder eines befüllten Gegenstandes. Bei Letzterem kann die Befüllung auch vor Ort erfolgen, so dass sich Vorteile bei dem Aufbau des Unterwassertragsystems und der dazugehörigen Anlage ergeben. Der Transport der einzelnen Komponenten vereinfacht sich. Der befüllte Gegenstand selbst ist beispielsweise eine Netzkonstruktion oder ein Behältnis.
Günstigerweise besitzen die Auftriebskörper nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 eine kugel-, tropfen- oder ballonförmige Gestalt. Diese können dabei als Hohlkörper ausgebildet sein. Eine Einteilung in sich abgeschlossene Kammern erhöht die Sicherheit des Unterwassertragsystems bei einer Havarie oder Beschädigung.
Die Verbindungselemente sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 Rohre oder stabförmige Elemente. Bei Einsatz von Rohren wird vorteilhafterweise die Auftriebskraft des Unterwassertragsystems mit bestimmt oder erhöht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Unterwassertragsystem mit einer Anlage in einer Seitenansicht und
2 das Unterwassertragsystem mit einer an die Anlage wirkenden Kraft.
Ein Unterwassertragsystem für Anlagen 1 besteht im Wesentlichen aus Auftriebskörpern 2 und Gegengewichten 3 oder Verankerungen und Zugmitteln 4 und Verbindungselementen 5.
Die 1 zeigt ein Unterwassertragsystem mit einer Anlage 1 in einer prinzipiellen Seitenansicht.
Drei über Verbindungselemente 5 miteinander gekoppelte Auftriebskörper 2 sind jeweils über ein Zugmittel 4 mit drei Gegengewichten 3 oder Verankerungen verbunden. Die Auftriebskörper 2 sind dabei in einer Ebene und an den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnet.
Die Auftriebskörper 2 selbst besitzen die Form einer Kugel, eines Tropfens oder eines Ballons. Die Verbindungselemente 5 sind Rohre.
Verbindungselemente 5 und/oder die Auftriebskörper 2 können gleichzeitig als Träger für die Anlage 1 fungieren. In einer Ausführungsform ist ein Tragkörper 6 für die Anlage 1 ein Bestandteil des Unterwassertragsystems. Der Tragkörper 6 ist in oder außerhalb der Ebene der Auftriebskörper 2 angeordnet. Natürlich können auch alle Bestandteile des Unterwassertragsystems als Träger der Anlage 1 genutzt werden.
Die Gegengewichte 3 oder die Verankerungen befinden sich im oder auf dem Gewässerboden. Letztere sind beispielsweise bekannte Einpfahlanker oder Verpressanker.
Die Anlage 1 stellt ein turmartiges Bauwerk, beispielsweise eine Windkraftanlage oder ein Windmessmast, dar.
Bei keiner auf die Anlage 1 wirkenden Kraft ist jeweils ein Auftriebskörper 2 senkrecht über einem Gegengewicht 3 oder einer Verankerung angeordnet. Der auf den Auftriebskörper 2 wirkende Vektor der Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers 2 ist dabei so groß, dass jeweils das Zugmittel 4 zwischen Auftriebskörper 2 und Gegengewicht 3 oder Verankerung immer gespannt ist und die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern 2 wirken.
Die 2 zeigt dazu das Unterwassertragsystem mit einer an die Anlage 1 wirkenden Kraft in einer prinzipiellen Darstellung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 2378679 A [0002]
GB 2400823 A [0003]
DE 10056857 B4 [0005]

Claims

Unterwassertragsystem für Anlagen mit Auftriebskörpern im Gewässer und Gegengewichten oder Verankerungen am oder im Gewässergrund sowie Zugmitteln zwischen den Auftriebskörpern und den Gegengewichten oder Verankerungen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei über Verbindungselemente (5) miteinander gekoppelte Auftriebskörper (2) jeweils über ein Zugmittel (4) mit je einem Gegengewicht (3) oder einer Verankerung verbunden sind, dass bei keiner auf die Anlage (1) wirkenden Kraft jeweils ein Auftriebskörper (2) senkrecht über einem Gegengewicht (3) oder einer Verankerung angeordnet ist, dass der auf den Auftriebskörper (2) wirkende Vektor der Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers (2) so groß ist, dass auch bei maximaler Belastung die Zugmittel (4) zwischen Auftriebskörper (2) und Gegengewicht (3) oder Verankerung immer gespannt sind, und dass die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern (2) wirken.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskörper (2) in einer Ebene und an wenigstens drei Eckpunkten angeordnet sind, wobei die Anzahl der Eckpunkte gleich der der Auftriebskörper (2) ist.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungselemente (5) und/oder die Auftriebskörper (2) gleichzeitig Träger für die Anlage (1) sind.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungselemente (5) und/oder die Auftriebskörper (2) mit einem mittig zwischen den Auftriebskörpern (2) angeordneten Tragkörper (6) für die Anlage (1) verbunden sind.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (6) in der durch die Auftriebskörper (2) bestimmten Ebene angeordnet ist.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) ein turmartiges Bauwerk ist.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegengewichte (3) ausreichend schwere Bauteile in Form eines Gegenstandes an sich oder eines befüllten Gegenstandes sind.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskörper (2) eine kugel-, tropfen- oder ballonförmige Gestalt besitzen.
Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (5) Rohre oder stabförmige Elemente sind.