NL1020512C2 - Werkwijze en vaartuig voor het manipuleren van een offshore constructie. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en vaartuig voor het manipuleren van een offshore constructie

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het manipuleren van een offshore constructie, meer in het bijzonder een van een mast voorziene offshore constructie zoals een offshore windmolen, ten behoeve van installatie, onderhoud, reparatie, vervanging en dergelijke 5 alsmede op een vaartuig voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

Moderne windmolens zijn onder meer samengesteld uit een mast en een draaibaar op de mast om de lengterichting daarvan gemonteerde gondel, die wieken draagt, die op hun beurt draaibaar zijn om een as, die zich in hoofdzaak loodrecht op de lengterichting van de mast uitstrekt.

10 Dergelijke, op het land geplaatste windmolens hebben geleerd, dat regelmatig onderhoud aan mast, wieken en gondel véreist is. Dit geldt in gelijke mate voor de in opkomst zijnde offshore windmolenparken. Een probleem daarbij is dat dergelijke offshore windmolens voor bedoelde, regelmatig uit te voeren werkzaamheden aanzienlijk minder goed 15 bereikbaar zijn dan het geval is met op het land geplaatste windmolens.

Met de uitvinding wordt beoogd zodanige omstandigheden te creëren dat de onderhoudswerkzaamheden bij offshore constructies op soortgelijke wijze zijn uit te voeren als dat het geval is bij op het land geplaatste windmolens.

20 Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt, als een eerste stationaire ondersteuning wordt gerealiseerd in de vorm van een op of in een bodem onder water verankerde fundatie voor de offshore constructie in een gebruiksstand en een tweede stationaire ondersteuning in een werkomgeving die de offshore constructie optimaal toegankelijk doet zijn, en 25 waarbij de offshore constructie in zijn totaliteit vanaf de eerste dan wel de tweede ondersteuning wordt op gepakt, op een vaartuig wordt geplaatst, io?·; s 2 zeevast met het vaartuig wordt verbonden, door het vaartuig naar de tweede dan wel de eerste stationaire ondersteuning wordt gevaren en daarop wordt neergezet en geborgd.

Door deze maatregelen zijn optimale omstandigheden te creëren 5 voor het uitvoeren van te de nodige onderhouds-, vervangings- en reparatiewerkzaamheden. Daarbij lijkt het nogal omslachtig om ook voor het goed bereikbaar maken van een onderdeel de gehele, omvangrijke en zware offshore constructie te verplaatsen. Het voordeel van het kunnen werken in een stabiele omgeving, zoals op het land, nabij een kade of op een 10 werkeiland, brengt evenwel zodanig grote voordelen met zich, dat de extra transportwerkzaamheden ruimschoots worden gecompenseerd. Gesproken wordt over extra transportwerkzaamheden omdat ook bij het in situ uitvoeren van bedoelde werkzaamheden aan de offshore constructie een daartoe uitgerust vaartuig heen en weer moet varen naar die offshore 15 constructie. Het volgens de uitvinding voorgestelde transport zal omvangrijker en zwaarder zijn dan bij het in situ werken. Op het land zou het transporteren van een dergelijke constructie aanzienlijke problemen met zich brengen, doch bij het transporteren over water is dit probleem aanzienlijk geringer, mede omdat op dat gebied een uitgebreide expertise 20 aanwezig is, waarbij gedacht kan worden aan het transporteren van complete hefeilanden en platforms met boorinstallaties. De overeenkomstig de uitvinding voorgestelde werkwijze maakt zodoende gebruik van een optimale keuze van verschillende land- en offshore technieken, waarbij in hoofdzaak de voor beide technieken specifieke voordelen gecombineerd 25 worden en specifieke nadelen grotendeels worden vermeden. Als aanvullend voordeel kan nog worden genoemd dat het uitvoeren van de te verrichten werkzaamheden aanzienlijk minder weersgevoelig is. Daarenboven zij nog opgemerkt dat de werkwijze niet alleen zijn voordelen heeft bij onderhouds-, reparatie- en vervangingswerkzaamheden, maar ook bij het installeren van 30 bijvoorbeeld een offshore windmolenpark, aangezien het bouwen, monteren 3 en testen van elke windmolen geheel in een gecontroleerde en stabiele omgeving kan geschieden en de windmolen alleen nog maar op zijn fundering hoeft te worden geplaatst om zijn functie te gaan verrichten.

Voor het oppakken en neerzetten van de offshore constructie kan 5 gebruik worden gemaakt van drijvende kranen in combinatie met transportvaartuigen. Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan echter aanmerkelijk efficiënter worden gewerkt, als de offshore constructie gecontroleerd van de ene stationaire ondersteuning wordt opgepakt door het vaartuig dat daartoe voorzien is van middelen om 10 de offshore constructie ten opzichte van de stationaire ondersteuning gecontroleerd in drie onderling loodrechte richtingen, meer in het bijzonder een verticale en twee onderling loodrechte horizontale richtingen, te kunnen verplaatsen, en na het varen naar de andere ondersteuning met behulp van het vaartuig gecontroleerd daarop wordt neergezet. Een en hetzelfde 15 vaartuig zorgt daarbij voor zowel het manipuleren als het transporteren van de offshore constructie.

Daarbij wordt er volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding een voorkeur voor uitgesproken, dat de verticale verplaatsing wordt bewerkstelligd met behulp van een ten opzichte van een bodem onder 20 water instelbaar, zelfwarend vaartuig, zoals een zeilvarend hefeiland, en de twee onderling loodrechte verplaatsingen door een, een draaginrichting vormende cantilever, die in twee horizontale richtingen loodrecht op elkaar verplaatsbaar tot in een uitkragende stand is verbonden met het vaartuig. Door het toepassen van deze maatregelen is het inzetten van sleepboten 25 overbodig, terwijl door de onderling onafhankelijk uit te voeren X-, Y- en Z-verplaatsingen de diverse uitlijnbewegingen uiterst nauwkeurig en gecontroleerd zijn uit te voeren. Deze werkwijze is nog verder te verfijnen als bovendien een op een fundatie te plaatsen offshore constructie ten behoeve van een exacte uitlijning ten opzichte van de fundatie is te roteren, 30 bij voorkeur om drie onderling loodrechte assen.

c i o • ·· i r 4

Het vaartuig kan nog effectiever en efficiënter worden ingezet, als daarmee niet alleen de offshore constructie op de fundatie wordt geplaatst, maar ook de op of in de zeebodem verankerde fundatie wordt aangebracht met behulp van het daartoe geschikt uitgevoerde vaartuig.

5 Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt voorgesteld, dat althans de offshore fundatie uit ten minste twee delen is samengesteld, waarbij met het vaartuig op een op of in de zeebodem verankerde fundatiedeel een tot boven de waterlijn reikend verder fundatiedeel in de vorm van een passtuk of tussenstuk wordt aangebracht 10 alvorens de offshore constructie op de fundatie wordt geplaatst. Aldus is het meest gevoelige deel van de fundatie eveneens eenvoudig te installeren, te onderhouden, te repareren of te vervangen. Met het passtuk of tussenstuk zijn maatafwijkingen, bijvoorbeeld een niet geheel verticale stand van het in de zeebodem verankerde fundatiedeel, te compenseren. Het passtuk of 15 tussenstuk kan desgewenst naar verhouding groot worden gekozen om zodoende het overige deel van de fundatie lichter en daarom beter hanteerbaar uit te voeren. Bovendien wordt met een passtuk of tussenstuk de mogelijkheid gecreëerd om een zelfde fundatie met een relatief geringe verandering geschikt te maken voor onderling, althans wat hun borging op 20 de fundatie betreft, verschillende offshore constructies.

Volledigheidshalve zij op gemerkt, dat hoewel vaak wordt verwezen naar een windmolen als offshore constructie waarvoor de onderhavige werkwijze geschikt is, dit niet wegneemt dat de werkwijze ook voor andere offshore constructies kan worden gebruikt. Als niet limitatieve opsomming 25 kunnen worden genoemd bakens, vuurtorens, overslageenheden, pompconstructies, installaties voor de olie- en gasindustrie en dergelijke.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een vaartuig voor het uitvoeren van een werkwijze als bovenstaand besproken en toegelicht, dat wil zeggen een vaartuig voor het manipuleren van een offshore constructie, 30 meer in het bijzonder een op een in een zeebodem verankerende fundatie te ✓ 5 plaatsen mastvormige offshore constructie, zoals een complete offshore windmolen. Overeenkomstig de uitvinding is dit vaartuig voorzien van middelen om het vaartuig in een stationaire stand ten opzichte van een zeebodem gecontroleerd naar die zeebodem toe of daarvandaan, dat wil 5 zeggen in hoofdzaak verticaal te kunnen verplaatsen alsmede van middelen om een met het vaartuig verbonden draaginrichting te kunnen verplaatsen in twee onderling loodrechte richtingen die beide loodrecht staan op de gecontroleerde, in hoofdzaak verticale verplaatsing van het vaartuig, dat wil zeggen in hoofdzaak horizontaal zijn gericht, en waarbij de draaginrichting 10 is ingericht voor het borgend kunnen aangrijpen van de offshore constructie. Met behulp van een dergelijk vaartuig is de offshore constructie in zijn totaliteit te plaatsen op ofwel een fundatie op de plaats waar de offshore constructie zijn functie dient uit te oefenen, ofwel een fundatie waar de offshore constructie kan worden gebouwd, samengesteld, getest, 15 onderhouden, gerepareerd, van nieuwe onderdelen voorzien, etc.

Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt er een voorkeur voor uitgesproken, dat de gecontroleerde verticale verplaatsing is te realiseren doordat het vaartuig is uitgevoerd als een zelfvarend hefeiland en de horizontale verplaatsingen zijn te realiseren door 20 de draaginrichting uit te voeren als een cantilever, die in twee horizontale richtingen loodrecht op elkaar verplaatsbaar tot in een uitkragende stand is verbonden met het zelfwarende hefeiland. Met een aldus uitgevoerd vaartuig is zowel het oppakken en neerzetten als het transporteren van de offshore constructie van en naar de gebruiksplaats dan wel de onderhouds- of 25 bouwplaats mogelijk zonder dat aanvullende middelen zoals kranen en sleepboten nodig zijn. De cantilever kan van het type zijn zoals getoond in aanvraagsters oudere Nederlandse octrooi 1006889.

Voor het bewerkstelligen van de verticale verplaatsing kan het vaartuig in zijn totaliteit ten opzichte van de bodem onder water omhoog en 30 omlaag worden gebracht. Het verdient echter de voorkeur deze 6 verplaatsingsmogelijkheid, wanneer toegepast, te beschouwen als een grofinstelling en verder te voorzien in een fijninstelling doordat de draaginrichting is voorzien van meerdere, in de gecontroleerde verticale verplaatsing van het vaartuig op afstand van elkaar gelegen, vastzettende 5 aangrijporganen, waarmee de draaginrichting in verticale richting ten opzichte van het vaartuig in zijn totaliteit kan worden verplaatst. In geval van een hefeiland is uiteraard op voordeelbiedende wijze hiertoe gebruik te maken van de bij een hefeiland aanwezige mogelijkheid tot het in verticale richting verplaatsen van het werkplatform.

10 Het borgen van de offshore constructie op de fundatie kan plaatshebben via bouten en moeren. In dit en andere gevallen kan het voordeelbiedend zijn als overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding het vaartuig is ingericht om de offshore constructie rond althans een hartlijn, bij voorkeur drie onderling loodrechte hartlijnen, te 15 roteren.

Om de functionaliteit van het vaartuig nog verder te vergroten kan er volgens een verdere uitvoeringsvorm in zijn voorzien, dat dit is ingericht om een fundatie voor de te plaatsen offshore constructie in of op de zeebodem te plaatsen. Daarbij verdient het verder de voorkeur, dat het 20 vaartuig is ingericht om een als passtuk of tussenstuk uitgevoerd fundatiedeel op een eerder geplaatst fundatiedeel te plaatsen.

Onder verwijzing naar een tekening, zij het uitsluitend bij wijze van niet beperkend voorbeeld, weergegeven mogelijke uitvoeringsvorm zullen de werkwijze en het vaartuig voor het manipuleren van een offshore 25 constructie thans nader worden toegelicht. Daarbij toont:

Fig. 1 het transporteren van een offshore constructie; en Fig. 2 het plaatsen van de offshore constructie.

In Fig. 1 is een offshore constructie 1 weergegeven, welke de vorm heeft van een windmolen voorzien van een mast 2, een gondel 3 en wieken 4. 30 De offshore constructie 1 wordt gedragen door een vaartuig 5 in de vorm van o ? o 5 1 2 7 een zelfvarend hefeiland met een romp 6 met aandrijf- en positioneringsmiddelen 6a, uitschuifbare poten 7 en een draaginrichting 8, waarin de offshore constructie 1 is vastgezet en geborgd in de in Fig. 1 getoonde stand. De draaginrichting 8 is op de romp 6 van het vaartuig 5 5 verschuifbaar in een in het vlak van tekening gelegen richting aangeduid met pijl A alsmede in een richting loodrecht op het vlak van tekening. Als voorbeeld voor een dergelijke inrichting kan worden verwezen naar de cantilever in het Nederlandse octrooi 1006889. Bijvoorbeeld kan ter plaatse van de inklemming van de offshore constructie 1 in de draaginrichting 8 10 verder nog voorzien zijn middelen om de offshore constructie 1 ten opzichte van de draaginrichting 8 of de romp 6 van het vaartuig 5 over (relatief kleine) hoeken te verdraaien rond drie onderling loodrecht op elkaar staande assen.

Het vaartuig 5 met offshore constructie 1 is onderweg naar een 15 fundatie 9, die is samengesteld uit een onderstuk 10 en een tussen- of passtuk 11. Het onderstuk 10 is vast verankerd in een bodem 12 op afstand onder het wateroppervlak 13.

Aangekomen bij de fundatie 9 wordt het vaartuig 5 in de gewenste positie gemanoeuvreerd met behulp van de aandrijf- en 20 positioneringsmiddelen 6a, waarna de poten 7 omlaag worden gebracht door deze ten opzichte van de romp 6 in verticale richting te verschuiven totdat deze op de juiste wijze steun nemen op de bodem 12. Voortgezette verschuiving van de poten 7 ten opzichte van de romp 5 resulteert in het uit het water tillen van de het vaartuig 5, waarmee dat de in Fig. 2 getoonde 25 stand wordt gebracht, dat wil zeggen een stand waarin de romp 6 zover omhoog is getild dat de onderzijde van de offshore constructie 1, die door de draaginrichting 8 geborgd wordt ingeklemd, zich op een niveau bevindt dat iets boven de bovenzijde van de fundatie 9 ligt.

Na het bereiken van deze stand wordt de draaginrichting 8 in een 30 ten opzichte van de romp 6 uitkragende stand verschoven tot de onderzijde 8 van de offshore constructie 1 zich verticaal boven de bovenzijde van de fundatie 9 bevindt. De uitlijning van de offshore constructie 1 ten opzichte van de stationaire fundatie 9 wordt verzorgd met de draaginrichting 8 die daartoe in een horizontaal vlak is te verschuiven in twee ten opzichte van 5 elkaar loodrechte richtingen. Is deze uitlijning geëffectueerd, dan wordt de romp 6 ten opzichte van de poten 7 zover omlaag gebracht dat de onderzijde van de offshore constructie 1 contact gaat maken met de bovenzijde van de fundatie 9. Een eventuele ietwat hellende stand van de mast 2 ten opzichte van de fundatie 9 zou door het bij verschillende poten 7 verschillend laten 10 zakken van de romp 6 kunnen worden gecorrigeerd, totdat de onderzijde van de offshore constructie 1 vlaksgewijs contact maakt met de bovenzijde van de fundatie, waarna het borgen van de mast 2 op de fundatie 9 plaatsheeft. Desgewenst is laatstbedoelde correctiehandeling nog te verfijnen door te voorzien in een mechanisme dat bij het stationair houden 15 van de draaginrichting 8 en/of de romp 7 een hoekcorrectie van de mast 2 ten opzichte van de fundatie 9 om twee onderling loodrechte, horizontale assen mogelijk maakt. Een soortgelijke hoekverdraaiing van de mast 2, maar dan om een verticale as verdient de voorkeur als de mast 2 via bouten en moeren op de fundatie 9 wordt vastgezet teneinde boutgaten in de 20 onderzijde van de mast 2 en de bovenzijde van de fundatie 9 ten opzichte van elkaar uit te lijnen.

Het oppakken van een offshore constructie vanaf een fundatie vindt in omgekeerde volgorde plaats, hetgeen na het voorgaande geen nadere verduidelijking nodig lijkt te hebben, hetgeen ook lijkt te gelden voor 25 het neerzetten van de offshore constructie op en het oppakken daarvan vanaf een fundatie in een werkomgeving, bijvoorbeeld een fundatie op het land nabij een kade of op een werkplatform, alwaar optimale omstandigheden zijn te creëren voor het verrichten van werkzaamheden aan de offshore constructie.

1 (.2051 2 9

Na het voorgaande zal het tevens duidelijk zijn dat het vaartuig 5 ook op eenvoudige wijze geschikt is te maken voor het plaatsen van een fundatie 9 alvorens de offshore constructie 1 daarop wordt geplaatst en tevens voor het tussentijds oppakken en weer terugplaatsen van een tussen-5 of passtuk 11 ten behoeve van onderhoud of vervanging.

Het spreekt voor zich dat er binnen het kader van de uitvinding, zoals gedefinieerd in de bijgaande conclusies, nog vele wijzigingen en varianten mogelijk zijn op zowel de hierboven omschreven werkwijze als het daarbij gebruikte vaartuig. Zo hoeft het vaartuig geen eigen aandrijving te 10 hebben, maar kan door een sleepboot worden verplaatst. Verder kan er zijn voorzien in een kraan, op het al dan niet zeilvarende transportvaartuig dan wel op een afzonderlijk kraanschip, voor het manipuleren van de offshore constructie. Ook zijn combinaties van de bovengenoemde werkwijzen en inrichtingen alsmede soortgelijke, bekende maar niet besproken werkwijzen 15 en inrichtingen mogelijk voor het in zijn totaliteit oppakken, transporteren en neerzetten van een offshore constructie ten behoeve van installatie, onderhoud, reparatie, al dan niet gedeeltelijke vervanging, etc daarvan. In plaats van uitkragende constructie-elementen zijn voor het neerzetten en oppakken ook constructies denkbaar met een uitsparing of een opening die 20 zover om en over de fundatie kunnen worden gevaren dat de offshore constructie in hoofdzaak door het slechts in verticale richting laten zakken of heffen kunnen worden neergezet of opgepakt. In het uitvoeringsvoorbeeld heeft de offshore constructie de vorm van een windmolen. Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot het manipuleren van windmolens, 25 hoewel de uitvinding daarvoor grote voordelen biedt.

j ; ' !

Claims (12)

1. Werkwijze voor het manipuleren van een offshore constructie, meer in het bijzonder een van een mast voorziene offshore constructie zoals een offshore windmolen, ten behoeve van installatie, onderhoud, reparatie, vervanging en dergelijke, waarbij een eerste stationaire ondersteuning 5 wordt gerealiseerd in de vorm van een op of in een bodem onder water verankerde fundatie voor de offshore constructie in een gebruiksstand en een tweede stationaire ondersteuning in een werkomgeving die de offshore constructie optimaal toegankelijk doet zijn, en waarbij de offshore constructie in zijn totaliteit vanaf de eerste dan wel de tweede 10 ondersteuning wordt opgepakt, op een vaartuig wordt geplaatst, zeevast met het vaartuig wordt verbonden, door het vaartuig naar de tweede dan wel de eerste stationaire ondersteuning wordt gevaren en daarop wordt neergezet en geborgd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de offshore 15 constructie gecontroleerd van de ene stationaire ondersteuning wordt opgepakt door het vaartuig dat daartoe voorzien is van middelen om de offshore constructie ten opzichte van de stationaire ondersteuning gecontroleerd in drie onderling loodrechte richtingen, meer in het bijzonder een verticale en twee onderling loodrechte horizontale richtingen, te kunnen 20 verplaatsen, en na het varen naar de andere ondersteuning met behulp van het vaartuig gecontroleerd daarop wordt neergezet.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de verticale verplaatsing wordt bewerkstelligd met behulp van een ten opzichte van een bodem onder water instelbaar, zelfvarend vaartuig, zoals een zelfvarend 25 hefeiland, en de twee onderling loodrechte verplaatsingen door een, een draaginrichting vormende cantilever, die in twee horizontale richtingen lowest 2 loodrecht op elkaar verplaatsbaar tot in een uitkragende stand is verbonden met het vaartuig.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een op een fundatie te plaatsen offshore constructie ten 5 behoeve van een exacte uitlijning ten opzichte van de fundatie wordt geroteerd.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de op of in de zeebodem verankerde fundatie wordt aangebracht met behulp van het daartoe geschikt uitgevoerde vaartuig.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat met het vaartuig op een op of in de zeebodem verankerde fundatiedeel een tot boven de waterlijn reikend verder fundatiedeel in de vorm van een passtuk of tussenstuk wordt aangebracht alvorens de offshore constructie op de fundatie wordt geplaatst.

7. Vaartuig voor het manipuleren van een offshore constructie, meer in het bijzonder een op een in een zeebodem verankerende fundatie te plaatsen mastvormige offshore constructie, zoals een complete offshore windmolen, welk vaartuig is voorzien van middelen om het vaartuig in een stationaire stand ten opzichte van een zeebodem gecontroleerd naar die 20 zeebodem toe of daarvandaan, dat wil zeggen in hoofdzaak verticaal te kunnen verplaatsen alsmede van middelen om een met het vaartuig verbonden draaginrichting te kunnen verplaatsen in twee onderling loodrechte richtingen die beide loodrecht staan op de gecontroleerde, in hoofdzaak verticale verplaatsing van het vaartuig, dat wil zeggen in 25 hoofdzaak horizontaal zijn gericht, en waarbij de draaginrichting is ingericht voor het borgend kunnen aangrijpen van de offshore constructie.

8. Vaartuig volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de gecontroleerde verticale verplaatsing is te realiseren doordat het vaartuig is uitgevoerd als een zeilvarend hefeiland en de horizontale verplaatsingen 30 zijn te realiseren door de draaginrichting uit te voeren als een cantilever, ,! r') die in twee horizontale richtingen loodrecht op elkaar verplaatsbaar tot in een uitkragende stand is verbonden met het zelfvarende hefeiland.

9. Vaartuig volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de draaginrichting is voorzien van meerdere, in de gecontroleerde verticale 5 verplaatsing van het vaartuig op afstand van elkaar gelegen, vastzettende aangrijporganen.

10. Vaartuig volgens een der conclusies 7-9, met het kenmerk, dat dit is ingericht om de offshore constructie rond althans een hartlijn, bij voorkeur drie onderling loodrechte hartlijnen, te roteren.

11. Vaartuig volgens een der conclusies 7-10, met het kenmerk, dat dit is ingericht om een fundatie voor de te plaatsen offshore constructie in of op de zeebodem te plaatsen.

12. Vaartuig volgens een der conclusies 7-11, met het kenmerk, dat dit is ingericht om een als passtuk of tussenstuk uitgevoerd fundatiedeel op een 15 eerder geplaatst fundatiedeel te plaatsen.