DE10034847A1 - Ortsfeste Positionierung von Funktionseinheiten auf dem oder im Wasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur ortsfesten Positionierung von Funktionseinheiten wie z. B. Windkraftanlagen, Leuchttürmen, Sende- und/oder Empfangsanlagen, Radaranlagen, Forschungsstationen, Brücken, Flughäfen und dergleichen auf dem oder im Wasser, insbesondere auf dem oder im Meer, mit wenigstens einem als Fundament oder als Plattform für die Funktionseinheit dienenden und insbesondere als Hohlkörper ausgebildeten Auftriebskörper, der durch eine Verankerung in einer vorgegebenen Wassertiefe gehalten ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verankerung, insbesondere eine Ankerkette, mit Eigenauftrieb.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (Anspruch 1) sowie ein Verfahren (Anspruch 22) zur ortsfesten Positionierung von Funktionseinheiten auf dem oder im Wasser.

Bei der Fundamentierung von Seebauwerken wie z. B. Windkraftanlagen, Leuchttürmen, Sende- und/oder Empfangsanlagen, Radaranlagen, For­ schungsstationen, Brücken, Flughäfen und dergleichen gibt es wirtschaft­ liche und/oder technische Machbarkeitsgrenzen, die bedingt sind durch die Wassertiefe und insbesondere durch bauwerkspezifische Kräfte wie Wind, Wellenkräfte (Seegangskräfte), Eisdruck, Schiffsstoß, Schiffsanlege­ druck, Schub auf Rotoren bei Windkraftanlagen etc.

Bei einer herkömmlichen Fundamentierung ist eine auf dem Meeresboden angeordnete Fundamentplatte vorgesehen, die in der Regel durch eine Tiefgründung verankert ist. Bei großen Wassertiefen ist hierbei eine hohe, turmartige Schaftkonstruktion erforderlich, um die oberhalb des Wasser­ spiegels anzuordnende Nutzstruktur aufnehmen zu können.

Mit zunehmender Wassertiefe wird die Herstellung derartiger hekömmli­ cher Fundamentierungen aufwendiger, und ab einer bestimmten, von den jeweiligen Gegebenheiten abhängigen Wassertiefe ist die herkömmliche Fundamentierung aus wirtschaftlichen und/oder technischen Gründen nicht mehr durchführbar.

Für die Verankerung von auf dem Wasser schwimmenden Anlagen werden Ankerketten oder Ankerseile verwendet. Aufgrund ihres Eigengewichts hängen die Ankerketten bzw. Ankerseile durch, wobei dieser Durchhang umso ausgeprägter ist, je höher die erforderlichen Ankerkräfte sind. Der Durchhang führt dazu, daß die verankerten Anlagen nicht ortsfest posi­ tioniert werden können, sondern sich im Rahmen des Ankerketten- bzw. Ankerseildurchhanges sowohl horizontal als auch vertikal und somit in allen Richtungen bewegen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur ortsfesten Positionie­ rung von Funktionseinheiten auf dem oder im Wasser, insbesondere auf dem oder im Meer, zu schaffen, wobei es insbesondere möglich sein soll, Seebauwerke von grundsätzlich beliebiger Größe auch bei großen Wasser­ tiefen auf sichere Weise ortsfest derart zu verankern, daß die Funktions­ einheit keine oder zumindest keine ihren Betrieb beeinträchtigenden Be­ wegungen vollführen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Vorrichtung mit den Merk­ malen des Anspruchs 1.

Durch die Erfindung kann ein Auftriebskörper in einer prinzipiell beliebi­ gen Wassertiefe und insbesondere in einer vergleichsweise geringen Ent­ fernung von der Wasseroberfläche ortsfest im Wasser positioniert werden. Ein auf dem Grund bzw. dem Meeresboden angeordnetes Fundament ist erfindungsgemäß nicht erforderlich. Die Erfindung ermöglicht es, die Auf­ triebskraft des Auftriebskörpers zu dessen eigener Lagefixierung zu nut­ zen.

Bevorzugt besitzt die Verankerung Eigenauftrieb. Durch gezielte Dimen­ sionierung kann dadurch der Gewichtskraft der Verankerung in einem beliebig einstellbaren Ausmaß entgegengewirkt werden. Bevorzugt ist die Verankerung derart ausgeführt, daß ihr Eigenauftrieb die Gewichtskraft gerade kompensiert, so daß sie im Wasser gewichtslos ist, d. h. schwimmt. Probleme mit Durchhang können daher nicht auftreten.

In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung umfaßt die Veran­ kerung mehrere Ankerketten, wobei insbesondere die Ankerketten jeweils einen die Gewichtskraft zumindest zu einem wesentlichen Teil kompensie­ renden Eigenauftrieb besitzen. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß zumindest einige Kettenglieder als Auftriebskörper ausgebildet sind. Diese Kettenglieder können wenigstens einen insbesondere zylindrischen Hohl­ körper aufweisen. Zur Aufnahme der Zugkräfte ist insbesondere vorgese­ hen, daß die Hohlkörper von jeweils einem insbesondere stab- oder stan­ genförmigen Zugelement durchsetzt sind.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung schlägt vor, daß der Auftriebskörper wenigstens drei Abspannknotenpunkte aufweist, an de­ nen mehrere, vorzugsweise wenigstens zwei, Ankerketten zusammenge­ führt sind.

Der Auftriebskörper umfaßt vorzugsweise mehrere miteinander verbunde­ ne und insbesondere zylindrische Hohlkörper. Dabei kann der Hohlkörper eine insbesondere käfigartige Rahmen- oder Gitterstruktur aus miteinan­ der verbundenen Rohren umfassen.

Der Auftriebskörper kann gemäß einer Variante der Erfindung pyrami­ denförmig ausgebildet sein und beispielsweise eine quadratische, vor­ zugsweise von vier Hohlzylindern gebildete Auftriebsbasis aufweisen.

Bisher durchgeführte Untersuchungen und Berechnungen haben ergeben, daß eine ortsfeste Positionierung von Auftriebskörpern und damit von den Auftriebskörper als Fundament oder Plattform nutzenden Funktionsein­ heiten in Wassertiefen zwischen 25 m und 100 m möglich ist. Grundsätz­ lich ist die Erfindung aber auch in sowohl geringeren als auch größeren Wassertiefen einsetzbar.

Der Einsatz der Erfindung ist des weiteren nicht auf das Meer beschränkt, sondern kann auch in Binnengewässern erfolgen.

Es wurde außerdem festgestellt, daß die erzielbaren Auftriebskräfte aus­ reichen, um große Seebauwerke wie beispielsweise Windkraftanlagen, Leuchttürme, Sende- und/oder Empfangsanlagen, Radaranlagen oder Forschungsstationen zu tragen. Bei entsprechender Dimensionierung ist die Erfindung grundsätzlich auch für wesentliche größere Bauwerke wie beispielsweise Brücken und seegestützte Flughäfen geeignet. Insbesondere zur Errichtung seegestützter Flughäfen können eine große Anzahl von er­ findungsgemäßen Auftriebskörpern zu einem Gesamtfundament oder zu einer Gesamtplattform zusammengefaßt werden.

Bei den erwähnten Untersuchungen und Berechnungen wurden gezeiten­ bedingte Wasserstandsänderungen in der Größenordnung von etwa 5 m berücksichtigt. Des weiteren hat sich gezeigt, daß Wellenhöhen, d. h. ma­ ximale Höhenunterschiede zwischen Wellenberg und Wellental, in der Größenordnung von 20 m und selbst extreme Wind- und Wellenkräfte (im Fall einer sog. "Jahrhundertwelle") die ortsfeste Positionierung des Auf­ triebskörpers bzw. der darauf stehenden Funktionseinheit nicht beein­ trächtigen. Des weiteren wurde ermittelt, daß auch Kräfte durch Eisgang für die erfindungsgemäße Vorrichtung unkritisch sind.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfolgt zum an­ deren durch das in Anspruch 22 angegebene Verfahren, bei dem wenig­ stens ein als Fundament oder als Plattform für die Funktionseinheit die­ nender und insbesondere als Hohlkörper ausgebildeter Auftriebskörper versenkt und in einer vorgegebenen Wassertiefe verankert wird.

Außerdem erfolgt die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufga­ be gemäß Anspruch 16 durch eine Verankerung mit Eigenauftrieb, wobei vorzugsweise die Verankerung mehrere Ankerketten umfaßt, die jeweils Eigenauftrieb besitzen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines mehrere miteinander verbundene Hohlzylinder bzw. Rohre umfassenden Auftriebskörpers, der mit mehreren gewichtslosen, d. h. jeweils die eigene Gewichtskraft zumindest näherungs­ weise kompensierenden Eigenauftrieb besitzenden, Ankerketten am Mee­ resboden verankert ist. Der Auftriebskörper ist pyramidenförmig mit einer quadratischen Auftriebsbasis ausgebildet und ragt bei Normalwasserstand aus dem Wasser heraus. Der aus dem Wasser ragende Abschnitt des Auf­ triebskörpers ist mit einem Kran und einem Schiffsanleger versehen. Die Seitenlänge der von vier Hohlzylindern gebildeten quadratischen Auf­ triebsbasis kann beispielsweise etwa 30 m betragen.

Die Ankerketten sind jeweils mit ihrem grundseitigen Ende an in den Bo­ den gerammten Pfahlankern befestigt.

Bei einem herkömmlichen, tief gegründeten Fundament werden die Bau­ werkslasten über die auf dem Grund bzw. Meeresboden ruhende Funda­ mentplatte auf die Pfähle abgegeben. Die Pfähle wiederum geben die La­ sten über die Pfahllänge (bei Zugbeanspruchung) oder über den Spitzen­ druck (bei Druckbeanspruchung) an den Boden ab.

Normale, vertikal nach unten wirkende Bauwerkslasten (Lot-Lasten) er­ zeugen in den Pfählen Druckkräfte. Die spezifischen Bauwerkslasten wie z. B. Wind, Wellenkräfte (Seegangslasten), Eisdruck, Schiffsstoß, Schiffs­ anlegedruck, Schub auf Rotoren von Windkraftanlagen etc. erzeugen zum Teil erhebliche Horizontalkräfte, die auf das jeweilige Bauwerk und somit auf die Fundamentierung einwirken. Bei der herkömmlichen, tiefgegrün­ deten Fundamentierung werden zur Beherrschung derartiger Kräfte die Pfähle schräg gestellt.

Die auf das Bauwerk wirkenden Horizontalkräfte erzeugen in den Pfählen entweder Druck- oder Zugkräfte, und zwar auf der Seite, aus der die Hori­ zontalkräfte wirken, Zugkräfte und auf der gegenüberliegenden Seite Druckkräfte.

Erfindungsgemäß wird nun anstelle einer auf dem Grund bzw. Meeresbo­ den liegenden Fundamentplatte, wie sie bei der herkömmlichen Fundamentierung verwendet wird, ein durch eine Verankerung in einer vorgege­ benen Wassertiefe gehaltener Auftriebskörper eingesetzt, der auch als unter Auftrieb stehender Tauchkörper bezeichnet werden kann.

Die in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 als Verankerung dienenden, gewichtslosen Ankerketten sind beispielsweise derart ausgebildet, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Fig. 2 zeigt zwei jeweils als Auftriebselemente ausgebildete Kettenglieder, die jeweils einen zylindrischen Hohlkörper aufweisen. Die Hohlkörper sind jeweils von einem stab- oder stangenförmigen Zugelement durchsetzt, der zur Aufnahme der Zugkräfte dient. Die Zugelemente sind an ihren Enden mit einer balligen Erweiterung versehen, in der ein Auge ausgebildet ist, so daß zwei aufeinanderfolgende Auftriebskettenglieder durch ein ringförmi­ ges Verbindungselement gelenkig miteinander verbunden werden können, wie es in Fig. 2 schematisch angedeutet ist.

Die Auftriebselemente der Ankerkette sind derart dimensioniert, daß im Wasser ihr Gesamtauftrieb die Gewichtskraft der gesamten Kette gerade kompensiert, so daß im Wasser ein "gewichtsloser" Zustand erreicht wird, d. h. die Kette im Wasser schwimmt. Auf diese Weise können die Anker­ ketten durch den Auftriebskörper derart gespannt werden, daß sie gerad­ linig verlaufen, d. h. die Ankerketten können mittels des Auftriebskörpers problemlos gerade gezogen werden.

Der Auftriebskörper ist derart dimensioniert, daß dessen Auftriebskraft auch bei Einwirkung maximaler Horizontalkräfte auf die jeweilige Funkti­ onseinheit, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist, stets größer ist als die entge­ gengesetzten, vertikal nach unten gerichteten Druckkräfte, die sich zusammensetzen aus den normalen Gewichts- und Druckkräften und den nur an einer Seite auftretenden Druckkräften, die aus den erwähnten Ho­ rizontalkräften resultieren.

Diese Dimensionierung des Auftriebskörpers stellt sicher, daß die von den Ankerketten gebildete Verankerung in jeder Situation und auch bei extre­ men externen Belastungen durch auf die jeweilige Funktionseinheit ein­ wirkende Kräfte stets durchhanglos ist und nicht schlaff fallen kann.

Wie Fig. 1 zeigt, befindet sich die Auftriebsbasis in einer Wassertiefe, in der sie auch bei extremen Wellenbewegungen stets unter Wasser ist. Die Auftriebsbasis allein ist derart dimensioniert, daß die insgesamt benötigte Auftriebskraft allein von der Auftriebsbasis aufgebracht werden könnte.

Die Befestigung der Ankerketten an den in den Meeresboden gerammten Pfählen, d. h. die Verankerung der Ankerketten selbst, ist in entsprechen­ der Weise für eine maximale Zugkraft ausgelegt, die in der Praxis nicht auftritt. Die Zugkraft an den Pfählen setzt sich zusammen aus der nor­ malen, durch die Auftriebskraft des Auftriebskörpers bedingten Zugkraft sowie aus den nur an einer Seite als Reaktion auf die vorstehend erwähn­ ten einseitigen Druckkräfte auftretenden Zugkräften.

Die Auftriebskraft des Auftriebskörpers ist also derart bemessen, daß er auch durch extreme Horizontalkräfte nicht verkippt werden kann, d. h. auf der einen Seite nicht in die Tiefe gedrückt und folglich auf der gegenüber­ liegenden nicht angehoben werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den am Meeresboden verankerten Auf­ triebskörper aus einer etwa bei Normalwasserstand in Höhe des Meeres­ spiegels verlaufenden Schnittebene. Dargestellt ist die von den vier röh­ renförmigen Hohlkörpern gebildete, quadratische Auftriebsbasis des Auf­ triebskörpers. An jeder der vier Ecken der Auftriebsbasis laufen vier An­ kerketten sternförmig an einem Abspannknotenpunkt zusammen. Fig. 4 zeigt einen Eckbereich und somit einen Abspannknotenpunkt des Auf­ triebskörpers in einer vergrößerten Darstellung.

Ausgehend von jedem Abspannknotenpunkt werden die Ankerketten ge­ meinsam an einem jeweiligen, schräg nach oben verlaufenden, ebenfalls hohlzylindrischen Auftriebselement des Auftriebskörpers entlang zu einem Vertikalschaft des Auftriebskörpers geführt, wie es in Fig. 1, 3 und 4 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Am Vertikalschaft wird die jeweilige Funktionseinheit montiert. Die Schnittstelle ist in Fig. 1 als Stoßstelle bezeichnet.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß der Auftriebskörper an Land zusam­ mengesetzt und an den jeweiligen Einsatzort geschleppt werden kann. Ei­ ne aufwendige und kostspielige seegestützte Montage ist daher nicht er­ forderlich.

Der erfindungsgemäße Auftriebskörper ist mit einer nicht dargestellten Ballastregelung versehen, die es gestattet, den Auftriebskörper an der ge­ wünschten Stelle gezielt abzusenken und anschließend zum Spannen der Verankerung bzw. der Ankerketten wieder anzuheben.

Bei der ortsfesten Positionierung des Auftriebskörpers wird vor Ankoppe­ lung der jeweiligen Funktionseinheit entweder an diese Schnittstelle oder an eine andere dafür vorgesehene Stelle des Auftriebskörpers eine mobile Montageeinheit gekoppelt. Diese ist bevorzugt derart ausgebildet, daß alle am Vertikalschaft zusammenlaufenden sechzehn Ankerketten gleichzeitig und unabhängig voneinander gespannt werden können. Hierdurch kann die Lage des Auftriebskörpers im Wasser exakt eingestellt werden.

Fig. 1 zeigt außerdem, daß jeder Pfahlanker über ein Hilfsseil mit einer Boje verbunden ist. Über das Hilfsseil kann z. B. ein Taucher den jeweili­ gen Pfahlanker erreichen, um die betreffende Ankerkette zu befestigen. Außerdem können die Hilfsseile dazu benutzt werden, eine Hilfseinrich­ tung wie z. B. eine Kamera zum jeweiligen Pfahlanker zu führen.

Der Auftriebskörper und die von den Ankerketten gebildete Verankerung werden individuell an die Eigenschaften der jeweiligen Funktionseinheit, insbesondere an deren Größe, an deren Gewicht und an die resultierende Gesamtbauhöhe angepaßt. Das jeweilige Gesamtbauwerk, das die Funkti­ onseinheit, d. h. die Nutzstruktur, und das von dem verankerten Auftriebs­ körper gebildete Fundament umfaßt, kann erfindungsgemäß derart aus­ geführt werden, daß es den internationalen Vorschriften für Seebauwerke und den geltenden Sicherheitsbestimmungen genügt.

Fig. 5 zeigt ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel der Erfindung zur ortsfe­ sten Positionierung einer Windkraftanlage. Bei diesem Anwendungsfall entstehen extrem hohe Belastungen. Für die Auslegung des Auftriebskör­ pers und dessen Verankerung wurde eine an der Schnittstelle bzw. Stoß­ stelle zwischen Funktionseinheit und Auftriebskörper wirkende Horizontalkraft von 1800 kN zugrunde gelegt. Zusätzliche Belastungen wurden mit einem pauschalen Erhöhungsfaktor berücksichtigt.

Für einen vergleichbaren Anwendungsfall wurden von der Anmelderin beim Germanischen Lloyd Berechnungen in Auftrag gegeben. Diese zeig­ ten, daß der im Beispiel der Fig. 5 angesetzte pauschale Erhöhungsfaktor realistisch gewählt wurde und ausreichende Sicherheitsreserven vorhan­ den sind.

Dieser Beschreibung angefügt ist als Anlage 1 eine mehrere Zeichnungen umfassende Kurzbeschreibung der Erindung sowie als Anlage 2 eine Bei­ spielberechnung für eine Offshore-Windenergieanlage.

Anlage 1 1. Bezeichnung

Verfahren für Fundamentloses Errichten von Seebauwerken durch einen Tauchkörper mit Verankerung.

2. Technisches Gebiet

Seebauwerke in Wassertiefen von mindestens ca. 25,0 m und höchstens ca. 100 m.

3. Stand der Technik 3.1. Fundamentierung von Seebauwerken

Für eine Vielzahl von Seebauwerken gibt es wirtschaftliche oder technische Machbarkeitsgrenzen bedingt durch die Wassertiefen und insbesondere durch die bauwerkspezifischen Kräfte wie Wind, Wellenkräfte (Seegangskräfte), Eisdruck, Schiffsstoß/Schiffsanlegedruck, Schub auf Rotoren bei Windenergieanlagen. Eine herkömmliche Fundamentierung ist eine auf dem Meeresboden angeordnete Fundamentplatte, die in der Regel durch eine Tiefgründung verankert ist. Hierdurch entsteht bei großen Wassertiefen eine hohe, turmartige Schaftkonstruktion, um die oberhalb des Wasserspiegels angeordnete Nutzstruktur aufzunehmen.

Die Herstellung der herkömmlichen Fundamentierung wird mit zunehmender Wassertiefe aufwendiger.

3.1 Verankerung von schwimmenden Anlagen

Nach dem heutigen Stand werden schwimmende Anlagen normal verankert, d. h. es werden Ankerketten oder Seile verwendet.

Bei hohen Ankerkräften führt dies zu schweren Ketten oder Seilen, die aufgrund ihres hohen Eigengewichtes einen Durchhang haben. Der Durchhang führt jedoch dazu, daß die verankerten Anlagen nicht ortsfest positioniert werden können, sondern sich im Rahmen des Ketten- oder Seildurchhanges in allen drei Achsen bewegen können.

4. Technische Aufgabe und Zielsetzung

Die technische Zielsetzung war ein Tauchkörper mit Verankerung zu entwickeln, dessen Fundamenteigenschaften mit denen eines konventionell gegründeten Seebauwerkes gleichzusetzen sind.

Die in Betracht kommenden Wassertiefen sind mindestens ca. 25,0 m und höchstens (nach bisher durchgeführten Untersuchungen und Berechnungen) ca. 100 m. Bei dieser Entwicklung wurden folgende Randbedingungen mit berücksichtigt:

• - der Meeresspiegel kann im Rahmen des üblichen Gezeitenspieles schwanken (ca. 5 m Wasserspiegelschwankung werden in diesem Zusammenhang als üblich angesehen)
• - Wellenhöhen von bis ca. 20 m Höhe
• - Wind- und Wellenkräfte (Jahrhundertwelle)
• - Eiskräfte

5. Merkmale der Erfindung 5.1 Fundamentierungslösung

Bei einem normalen, tiefgegründeten Fundament werden die Bauwerkslasten über die Fundamentplatte auf die Pfähle abgegeben. Die Pfähle wiederum geben ihre Lasten über die Pfahllänge (bei Zugbeanspruchung) oder über den Spitzendruck (bei Druckbeanspruchung) an den Boden ab.

Normale Bauwerkslasten, die als Lot-Lasten wirken (V-Kräfte) erzeugen in den Pfählen Druckkräfte.

Die speziellen Bauwerkslasten wie Wind, Wellenkräfte (Seegangslasten), Eisdruck, Schiffsstoß/Schiffsanlegedruck, Schub auf Windrad-Rotoren bei Windenergieanlagen erzeugen eine (z. T. erhebliche) horizontale Kraft (H-Kräfte) auf das Bauwerk und somit auf die Fundamentierung. Um derartige Kräfte beherrschen und aufnehmen zu können, werden üblicherweise die Pfähle schräg gestellt.

Die H-Kräfte erzeugen in den Pfählen Druck- oder Zugkräfte, und zwar auf der Seite, aus der die H-Kräfte wirken, Zugkräfte und auf der gegenüberliegenden Seite Druckkräfte.

In dieser Erfindung wird anstelle der Fundamentplatte ein verankerter und unter Auftrieb stehender Tauchkörper verwendet und die üblicher Weise genutzten Pfähle werden durch eine Kettenverankerung ersetzt.

Das Konstruktionselement "Kettenverankerung" kann keine Druckkräfte aufnehmen. Durch diese Erfindung wird das Ankersystem über den Auftrieb des Tauchkörpers vorgespannt um die auftretenden Druckkräfte mit dem höheren Vorspannung- Zugkräften zu überdrücken.

Die Auftriebskraft (-V) ist so zu dimensionieren, daß sie immer größer ist, als die Addition aus den normalen V-Kräften (+V1) und V-Lasten aus H-Kräften (+V2).

Mit diesem System ist garantiert, daß die Verankerung nicht schlaff fällt; hieraus resultiert jedoch auch, daß sie keinen Durchhang haben darf.

Desweiteren muß das Ankersystem für die größtmögliche Zugkraft ausgelegt werden, die aus der Auftriebsvorspannung (-V) und den V-Lasten aus H- Kräften (-V2) besteht. Die Anker selbst werden nach herkömmlichen Verfahren im Meeresboden verankert.

Die Größe, das Gewicht und die Gesamtbauhöhe sind, wie bei einem fest gegründeten Bauwerk, die fundamentdimensionierenden Einflußfaktoren, d. h. der Tauchkörper mit Verankerung ist individuell hierfür anzulegen. Das jeweilige Gesamtbauwerk, bestehend aus Nutzungsstruktur und verankerter Tauchplattform, soll nach internationalen Vorschriften für Seebauwerke und nach Standsicherheitsnachweisen entsprechenden Stand der Technik ausgeführt werden.

5.2 Gewichtslose Kette

Diese zum vorherigen Punkt als unbedingte Voraussetzung gehörende Erfindung kann im Wasser linear, also ohne Durchhang, gespannt werden.

Der im Wasser "gewichtslose" Zustand wird dadurch erreicht, daß die Kettenglieder als Rohrelemente soviel Auftrieb haben, wie sie unter Wasser wiegen.

Zusammen mit den gewichtslosen Ketten kann der Tauchkörper starr verankert werden.

6. Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der die verankerte Tauchplattform als Basis einer grossen Windenergieanlage dient, ist in der Fig. 1 dargestellt. Dieser Anwendungsfall wurde wegen der extrem hohen Belastung gewählt und bereits berechnet. Für die Berechnung wurde die H-Kraft an der Turmschaft-Spitze mit 1800 kN angenommen. Andere Einflußgrößen wurden wegen der extremen Kraft nur durch einen Erhöhungsfaktor berücksichtigt.

Bezüglich der Belastungen aus Wellen und Wind (Seegangslasten) wurden (für einen anderen Anwendungsfall) durch den Germanischen Lloyd in unserem Auftrag Berechnungen durchgeführt. Hieraus haben wird die Erkenntnis, daß der o. g. Erhöhungsfaktor auf der sicheren Seite liegt.

Das Ankersystem des Tauchkörpers ist in Fig. 2 dargestellt.

Weitere Beispiele für die Anwendung der verankerte Tauchplattform als Basis von Seebauwerken sind in den Zeichnungen 1. Radarturm, 2. Leuchtturm, gegeben.

Claims (24)

1. Vorrichtung zur ortsfesten Positionierung von Funktionseinheiten wie z. B. Windkraftanlagen, Leuchttürmen, Sende- und/oder Emp­ fangsanlagen, Radaranlagen, Forschungsstationen, Brücken, Flug­ häfen und dergleichen, auf dem oder im Wasser, insbesondere auf dem oder im Meer, mit wenigstens einem als Fundament oder als Plattform für die Funktionseinheit dienenden und insbesondere als Hohlkörper ausgebildeten Auftriebskörper, der durch eine Veranke­ rung in einer vorgegebenen Wassertiefe gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung Eigenauftrieb besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung in Form einer Abspanneinrichtung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung durch den Auftriebskörper gespannt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftriebskörper mehrere miteinander verbundene und ins­ besondere zylindrische Hohlkörper umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftriebskörper eine bevorzugt von vier Hohlzylindern gebil­ dete quadratische Auftriebsbasis aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertiefe derart gewählt ist und eine Auftriebsbasis des Auftriebskörpers derart dimensioniert ist, daß bei erwarteten, Wel­ lenbewegungen berücksichtigenden Tiefstwasserständen die Auf­ triebsbasis stets vollständig unter Wasser ist und die jeweils erfor­ derliche Auftriebskraft allein durch die Auftriebskraft der Auftriebs­ basis gegeben ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftriebskörper pyramidenförmig ausgebildet und vorzugs­ weise derart dimensioniert ist, daß die Pyramidenspitze zumindest bei Normalwasserstand, insbesondere auch bei erwarteten, Wellen­ bewegungen berücksichtigenden Höchstwasserständen, aus dem Wasser ragt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung mittels Pfahlankern im Grund verankert ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung mehrere Ankerketten umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerketten jeweils die Merkmale eines der Ansprüche 17 bis 21 aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere wenigstens zwei, Ankerketten an einem gemeinsamen Abspannknotenpunkt des Auftriebskörpers zusam­ mengeführt sind, wobei bevorzugt der Auftriebskörper mehrere, vor­ zugsweise wenigstens drei, Abspannknotenpunkte aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Auftriebskörper koppelbare, insbesondere mobile Montageeinheit vorgesehen ist, mit der die Verankerung vorspann­ bar ist und/oder die Ankerlänge der Verankerung einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung mehrere Ankerketten umfaßt und mittels der Montageeinheit gleichzeitig alle Ankerketten vorspannbar und/oder gleichzeitig die Ankerlängen aller Ankerketten einstellbar sind.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Auftriebskörper, insbesondere eine große Anzahl von Auftriebskörpern, zu einem Gesamtfundament oder zu einer Ge­ samtplattform zusammengefaßt sind.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftriebskörper mit einer Ballastregelung versehen ist, mit welcher der Auftriebskörper im Wasser gezielt absenkbar und an­ hebbar ist.

17. Verankerung, insbesondere Ankerkette, mit Eigenauftrieb, wobei vorzugsweise der Eigenauftrieb derart bemessen ist, daß er die Ge­ wichtskraft der Verankerung wenigstens zu einem wesentlichen Teil und bevorzugt zumindest näherungsweise vollständig kompensiert.

18. Verankerung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Kettenglieder einer Ankerkette als Auftriebs­ elemente ausgebildet sind.

19. Verankerung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Kettenglieder einer Ankerkette jeweils wenig­ stens einen insbesondere zylindrischen Hohlkörper umfassen.

20. Verankerung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper von einem insbesondere stab- oder stangenför­ migen Zugelement durchsetzt ist.

21. Verankerung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kettenglieder einer Ankerkette identisch ausgeführt sind.

22. Verfahren zur ortsfesten Positionierung von Funktionseinheiten wie z. B. Windkraftanlagen, Leuchttürmen, Sende- und/oder Empfangs­ anlagen, Radaranlagen, Forschungsstationen, Brücken, Flughäfen und dergleichen, auf dem oder im Wasser, insbesondere auf dem oder im Meer, bei dem wenigstens ein als Fundament oder als Platt­ form für die Funktionseinheit dienender und insbesondere als Hohl­ körper ausgebildeter Auftriebskörper versenkt und in einer vorgege­ benen Wassertiefe verankert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine insbesondere mehrere Ankerketten umfassende Veranke­ rung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 verwendet wird.