DE10315135A1

DE10315135A1 - Offshore-Anlage, insbesondere eine Windkraftanlage

Info

Publication number: DE10315135A1
Application number: DE10315135A
Authority: DE
Inventors: Bernd Zielke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-10-21

Abstract

Zur Minimierung einer Unterwasserstation für eine gattungsgemäße Offshore-Anlage und damit zur Verringerung der Herstellungskosten wird vorgeschlagen, dass der Anlagenmast einen Aufstiegsschacht besitzt. Dazu ist die Unterwasserstation als eine Andockstation ausgebildet, wobei die Andockstation einen direkten Zugang vom angedockten Unterwasserboot zum Aufstiegsschacht des Anlagenmastes ermöglicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Offshore-Anlage, die aus einem aus dem Wasser ragenden Anlagenmast mit einer auf dem Anlagenmast aufgesetzten Nutzungsanlage und mit mindestens einem in den Meeresboden eingelassenen Gründungspfahl und aus einer Unterwasserstation für ein Unterwasserboot besteht.
Derartige Offshore-Anlagen werden hauptsächlich als eine Meeresplattform für die unterschiedlichsten Zwecke oder als eine Windkraftanlage eingesetzt.
Offshore-Windkraftanlagen gewinnen immer mehr an Bedeutung, weil auf offener See in der Regel mit einem höheren Windenergieertrag zu rechnen ist. Daher werden mehrere Offshore-Anlagen zu immer größeren Windparks zusammengestellt, um einen höchsten Nutzungsgrad zu erzielen. Dazu müssen solche Windkraftanlagen laufend gewartet und versorgt werden. Der Instandhaltungs- und Instandsetzungsbedarf ist aber in der Regel gerade immer dann sehr groß, wenn starke Winde wehen. Und gerade diese starken Winde und der damit verbundene starke Seegang erschweren dem Servicepersonal, unbehelligt auf die Windkraftanlage zu kommen.

Aus der DE 199 46 899 A1 ist so eine Offshore-Windkraftanlage bekannt, deren Anlagemast im Meeresboden fest gegründet ist. Diese Windkraftanlage ist mit einer Landungsbrücke ausgerüstet, die in einer ersten Ausführungsform eine eigene Gründung besitzt und die über einen Laufsteg mit der Windkraftanlage verbunden ist. Diese Landungsbrücke ist mit einer Anlegestelle für ein Boot und mit einem Landeplatz für einen Hubschrauber ausgerüstet. Diese Landungsbrücke ist äußerst nachteilig. Boote haben das bekannte Problem, bei hoher See anzulegen und der Einsatz eines Hubschraubers verbietet sich bei Windkraftanlagen eigentlich von selbst, weil es zu einer Kollision mit den Rotorblättern kommen kann.

Zur Verringerung der Windeinflüsse auf das Anlegemanöver von Booten wird in einer zweiten Ausführungsform der DE 199 46 899 A1 vorgeschlagen, die Landungsbrücke als Ponton auszuführen und diesen Ponton drehbar mit dem Anlagenmast zu verbinden. Dadurch legt sich die schwimmende Landungsbrücke immer auf die Leeseite des Anlagenmastes. Damit werden aber die grundsätzlichen Schwierigkeiten beim Anlegemanöver des Bootes nicht beseitigt.

Aus der US 4 786 210 ist nun eine Meeresplattform bekannt, die eine von drei Seiten eingeschlossene Anlegestation für Boote besitzt. Damit wird das Boot während der Liegezeit weitestgehend vom Wind und vom hohen Wellengang geschützt. Es bleibt aber die Schwierigkeit beim Einfahren des Bootes in den ziemlich engen Liegeplatz. Diese Anlegestation ist aber auch so aufwendig und so teuer, dass sich ihre Anwendung bestenfalls für eine größere Meeresplattform aber nicht für eine Windkraftanlage eignet.

In der GB 2 105 392 A ist nun eine Meeresplattform beschrieben, die eine Unterwasseranlegestation für ein Unterwasserboot besitzt. Bei einer ausreichenden Tiefe bleibt diese Unterwasseranlegestation vom Wind und vom Seegang unbeeinflusst. Diese Unterwasseranlegestation ist in einer gebührlichen Entfernung von der Gründung des Anlagenmastes entfernt platziert und über einen zur Wasseroberfläche führenden Fahrstuhl und über einen Laufsteg mit der Meeresplattform verbunden.

In einer Ausführungsform ist die Unterwasseranlegestation allein von den Wasserauftriebskräften tragend ausgeführt, in einer zweiten Ausführungsform werden die Wasserauftriebskräfte von einem ebenfalls gegründeten Tragemast zusätzlich unterstützt und in einer dritten Ausführungsform ist die Unterwasseranlegestation in einem gegründeten Aufzugsturm eingebaut. In allen diesen Fällen besitzt die Unterwasseranlegestation eine Luftkammer, in die das Unterwasserboot auftaucht und dort an einer Anlegestelle festmacht.

Diese Unterwasseranlegestation ist kostenmäßig sehr aufwendig, weil sie eine eigene Gründung oder ein eigenes schwimmfähiges System erfordert und weil sie wegen der Entfernung zur Meeresplattform einen zusätzlichen Laufsteg benötigt. Außerdem muss die Unterwasseranlegestation ein solches Ausmaß annehmen, dass die Luftkammer für ein Unterwasserboot ausreichend aufnahmefähig ist. Diese Luftkammer muss weiterhin zur Verhinderung des Volllaufens zusammen mit dem Fahrstuhlschacht gegenüber der Atmosphäre hermetisch abgeschlossen und mit einer druckausgleichenden Durchtrittsschleuse ausgestattet sein oder es macht sich eine ständig Überdruck erzeugende Luftdruckversorgungsanlage erforderlich. Die Größe der Unterwasseranlegestation und die damit zusammenhängende aufwendige Technik verteuert die Meeresplattform in einer unvertretbaren Weise und macht den Einsatz für eine Windkraftanlage aus diesem Grund unmöglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Offshore-Anlage mit einer minimierten Unterwasserstation für ein Unterwasserboot auszurüsten. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Anlagenmast wie an sich bekannt, einen Aufstiegsschacht besitzt. Dazu sind die Unterwasserstation als eine Andockstation ausgebildet, wobei die Andockstation mit dem Gründungspfahl verbunden ist und einen direkten Zugang vom angedockten Unterwasserboot zum Aufstiegsschacht ermöglicht. Ausgestaltungsmöglichkeiten hierzu ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Die neue Offshore-Anlage beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. So ist es dem Servicepersonal jetzt möglich, die Offshore-Anlage bei jeder Wetterlage zu besteigen, was sich sehr vorteilhaft auf die Verfügbarkeit der technischen Anlage auswirkt. Dabei liegt der besondere Vorteil darin, dass das Unterwasserboot fest mit der Andockstation verbunden ist. Damit bleibt das Unterwasserboot während des Umstiegs des Servicepersonals von jeder Schlingerbewegung befreit. Dabei besteht die Möglich keit, die Andockvorrichtung der Andockstation in einer seitlichen, in einer unteren und in einer oberen Anordnung auszuführen. Damit kann die neue Offshore-Anlage an die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten angepasst werden.

Die neue Offshore-Anlage benötigt nur einen sehr geringen Herstellungsaufwand, weil die Andockstation in den Gründungsbereich des Anlagenmastes eingeordnet ist. Dadurch entfällt die Errichtung eines gesonderten Aufzugsschachtes. Es ist aber auch möglich, die Andockstation für besondere Anwendungsfälle mit einer eigenen Gründung auszustatten. Auch ist die Andockstation selbst sehr kostengünstig herzustellen. Durch das direkte Andocken des Unterwasserbootes entfällt das als Luftkammer ausgeführte Auftauchbecken und die seitliche Anlegestalle. Auf Grund der kostengünstigen und relativ kleinbauenden Ausführung der Andockstation ist die neue Offshore-Anlage in besonderer Weise für Windkraftanlagen geeignet.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Andockstation aus einer Andockvorrichtung und einer Andockkammer besteht. Die Andockvorrichtung lässt ein leichtes und direktes Andocken des Unterwasserbootes zu und die Andockkammer ermöglicht ein leichtes Umsteigen vom Unterwasserboot zum Aufstiegsschacht des Anlagenmastes. Es ist auch zweckdienlich, wenn die Andockstation in eine Gründungsplattform eingebunden ist, mit ihrer oberen Außenfläche aus dem Wasser herausragt und als Lauffläche ausgebildet ist. Eine seitliche Außenfläche ist dann als Anlegestelle für ein Oberwasserboot ausgeführt. Bei einer solchen Ausführung ist es alternativ möglich, dass bei schwerem Seegang ein Unterwasserboot an die untere Außenfläche der Gründungsplattform in der beschriebenen Weise andockt und bei normalem Seegang ein Oberwasserboot an die seitliche Anlegestelle anlegt. Das macht die Anwendung der neuen Offshore-Anlage universeller.

Es ist von Vorteil, wenn die hauptsächlichen Funktionselemente der Andockvorrichtung (12) in die Ausstiegsluke (13) des Unterwasserbootes (8) eingebunden wird. Das erspart wesentliche Herstellungskosten, weil die komplizierteren Funktionselemente nur einmal für das Unterwasserboot herzustellen sind.

Es ist auch für bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßig, wenn an Stelle der Aufstiegsleiter ein Lastenaufzug verwendet wird. Das vermeidet den beschwerlichen Aufstieg bis in das hochgelegene Rotorgehäuse.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Dazu zeigt die
1: eine schematische Darstellung einer Offshore-Windkraftanlage mit einer unteren Andockstation,
2: eine Offshore-Windkraftanlage mit einer unteren Andockstation in einer anderen Ausführungsform und
3: eine Offshore-Windkraftanlage mit einer seitlichen Andockstation.
Die Offshore-Windkraftanlage nach der 1 besteht in bekannter Weise aus einem aus dem Wasser ragenden Anlagenmast 1 mit einem auf die Spitze des Anlagenmastes 1 aufgesetzten Rotorgehäuse 2 mit einem nicht dargestellten Windgenerator. Das Rotorgehäuse 2 besitzt Rotorblätter 3 und ist auf dem Anlagenmast 1 so drehbar befestigt und so schwerpunktmäßig ausgerichtet, dass sich die Rotorblätter 3 stets dem Winde zukehren. Der Anlagenmast 1 besitzt einen inneren Aufstiegsschacht 4, in der eine Aufstiegsleiter 5 eingesetzt ist. Die Standfestigkeit nimmt der Anlagenmast 1 aus einer im Wasser liegenden Gründungsplattform 6, die über vier Gründungspfähle 7 mit dem Meeresboden verankert ist. Dabei ist die Gründungsplattform 6 so von der Oberfläche des Meeresbodens beabstandet und die Gründungspfähle 7 soweit auseinandergestellt, dass ein ausreichender Freiraum für das Befahren eines für den vorgesehenen Anwendungsfall geeigneten Unterwasserbootes 8 vorhanden ist. Dementsprechend ist die dem Meeresboden zugewandte Außenfläche der Gründungsplattform 6 als Andockstelle für das Unterwasserboot 8 ausgelegt. Die Gründungsplattform 6 besitzt ebenfalls einen Aufstiegsschacht 9, der einerseits mit dem Aufstiegsschacht 4 des Anlagenmastes 1 verbunden ist und der andererseits in eine Andockstation 10 mündet. Dabei ragt die Aufstiegsleiter 5 bis in die Andockstation 10 hinein. Die Andockstation 10 besteht aus einer Andock kammer 11 und einer Andockvorrichtung 12, wobei die Andockvorrichtung 12 vertikal zur Gründungsplattform 6 ausgerichtet ist und in der zum Meeresboden gerichtete Außenfläche der Gründungsplattform 6 mündet. Die Andockvorrichtung 12 ist in ihrer Anordnung und in ihren Abmessungen so ausgeführt, dass sie in Verbindung mit einer Ausstiegsluke 13 des Unterwasserbootes 8 gebracht werden kann und damit einen freien Ausstieg aus dem Unterwasserboot 8 ermöglicht.
Die Offshore-Anlage nach der 2 besteht wiederum aus dem Anlagenmast 1, der mit dem in den Meeresboden versenkten Gründungspfahl 7 verbunden ist. Dazu trägt der Gründungspfahl 7 eine Befestigungshülse 14, die mit einer ausreichend stützenden Länge über den Gründungspfahl 7 greift und die über einen Flansch 15 mit dem Anlagenmast 1 verschraubt ist. Dieser Flansch 15 befindet sich dabei in einer wasserverschonten Höhe außerhalb der Wasseroberfläche. Der Anlagenmast 1 und der Gründungspfahl 7 sind mit einem gemeinsamen Aufstiegsschacht 4 ausgestattet, in dem ein bis in die Höhe der Anlagennutzungsanlage reichender Lastenaufzug 16 installiert ist. In einer unterwasserbootfähigen Tiefe des Gründungspfahles 7 ist die Andockstation 10 angeordnet, die den Gründungspfahl 7 und die Befestigungshülse 14 seitlich durchdringt und dabei über die Andockkammer 11 bis in den Aufstiegsschacht 4 ragt. Diese Andockstation 10 ist andererseits mit einem entsprechenden Ausmaß vom Gründungspfahl 7 ausgelegt. Auf der Unterseite seines Auslegers besitzt die Andockstation 10 wiederum die Andockvorrichtung 12 zur Befestigung des Unterwasserbootes 8, wobei das Unterwasserboot 8 einen deckenseitigen Ausstieg aufweist.
Die Offshore-Anlage nach der 3 besitzt grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die Offshore-Anlage nach der 2. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Andockvorrichtung 12 seitlich zur Andockstation 10 angeordnet ist. Für diese Andockstation 10 mit einer seitlichen Andockvorrichtung 12 ist ein Unterwasserboot 8 mit einer seitlichen Ausstiegsluke 13 vorgesehen.
Zum Zwecke einer Instandhaltung oder einer Instandsetzung der Windkraftanlage steuert das Unterwasserboot 8 die Andockstation 10 an und manövriert dabei die Ausstiegsluke 13 des Unterwasserbootes 8 in Überdeckung mit der Andockvorrichtung 12. Nach dem Befestigen des Unterwasserbootes 8 an die Andockvorrichtung 12 wird die Ausstiegsluke 13 des Unterwasserbootes 8 geöffnet und das Servicepersonal steigt in die Andockkammer 11 der Andockstation 10. Von dort nimmt das Servicepersonal den üblichen Aufstieg über die Aufstiegsleiter 5 oder dem Lastenaufzug 16 zum Rotorgehäuse 2.

1: Anlagenmast
2: Rotorgehäuse
3: Rotorblatt
4: Aufstiegsschacht des Windmastes
5: Aufstiegsleiter
6: Gründungsplattform
7: Gründungspfahl
8: Unterwasserboot
9: Aufstiegsschacht der Gründungsplattform
10: Andockstation
11: Andockkammer
12: Andockvorrichtung
13: Ausstiegsluke
14: Befestigungshülse
15: Flansch
16: Lastenaufzug

Claims

Offshore-Anlage, insbesondere eine Windkraftanlage, bestehend – aus einem aus dem Wasser ragenden Anlagenmast (1) mit einer auf dem Anlagenmast (1) aufgesetzten Nutzungsanlage und mit mindestens einem in den Meeresboden eingelassenen Gründungspfahl (7) und – aus einer Unterwasserstation für ein Unterwasserboot (8), dadurch gekennzeichnet, dass – der Anlagenmast (1) wie an sich bekannt, einen Aufstiegsschacht (4) besitzt und – die Unterwasserstation als eine Andockstation (10) ausgebildet ist, wobei – die Andockstation (10) einen direkten Zugang vom angedockten Unterwasserboot (8) zum Aufstiegsschacht (4) ermöglicht.
Offshore-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation (10) aus einer Andockvorrichtung (12) und einer Andockkammer (11) besteht, wobei die Andockvorrichtung (12) zur Befestigung des Unterwasserbootes (8) und die Andockkammer (11) zur Verbindung mit dem Aufstiegsschacht (4) des Anlagenmastes (1) ausgelegt ist.
Offshore-Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockvorrichtung (12) seitlich zur Andockstation. (10) für ein Unterwasserboot (8) mit einer seitlichen Ausstiegsluke (13), unterhalb der Andockstation (10) für ein Unterwasserboot (8) mit einer deckenseitigen Ausstiegsluke (13) oder oberhalb der Andockstation (10) für ein Unterwasserboot (8) mit einer bodenseitigen Ausstiegsluke (13) angeordnet ist.
Offshore-Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation (10) mit einer unteren Andockvorrichtung (12) ausgerüstet und in eine Gründungsplattform (6) eingebunden ist, wobei die Gründungsplattform (6) in einer aus dem Wasser ragenden Höhe angeordnet und mit einer seitlichen Anlegestelle für ein Oberwasserboot und mit einer Lauffläche zur Verbindung vom Oberwasserboot zum Aufstiegsschacht (4) des Anlagenmastes (1) ausgeführt ist .
Offshore-Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hauptsächlichen Funktionselemente der Andockvorrichtung (12) in die Ausstiegsluke (13) des Unterwasserbootes (8) eingebunden sind.
Offshore-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstation (10) mindestens einen eigenen Gründungspfahl (7) besitzt und die Andockschleuse (11) als ein Unterwassertunnel ausgebildet ist.
Offshore-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufstiegsschacht (4) als ein Fahrstuhlschacht ausgebildet ist.