[发明专利]海上设备的基础结构，特别是安装噪音较低的海上风力发电机基础结构，以及该基础结构的安装方法

说明书

技术领域

安装噪音较低的海上设备基础结构，特别是海上风力发电设备的基础结构，以及该基础结构的装配方法。

本发明涉及一种海上设备的基础结构，特别是一种海上风力发电设备的基础结构。该基础结构具有至少一个被锚定在海床上的基础构件，而非重力式基础和浮式基础，并具有连接于该基础构件以便将该海上设备固定在该基础构件的支承结构。本发明还涉及一种将该基础结构安装于海床上的安装方法。

背景技术

在本发明的上下文中，术语“海上设备”包括海上平台和海上风力发电设备。海上平台还包括所谓的钻井人工岛。通常而言，海上设备的基础，特别是海上风力发电设备（OWEPs，Offshore Wind Energy Plants）的基础可分为两个建筑区域。第一个建筑区域为极易疲劳且始于海床上的支承结构，而且第一建筑区域的一端通过法兰连接于海上风力放电设备的塔身。该法兰连接支承塔身和海上风力发电设备的涡轮机，并消耗掉由塔身和涡轮机产生的负载及影响。第二建筑区域是接受由支承结构、塔身和风力涡轮机引起的负载的基础构件。第二建筑区域使这部分负载消散在海床中，并位于支承结构下方的海床中。由此，总的来说，海上风力发电设备包括带有基础构件的基础以及支承结构、塔身和涡轮机。

为了将海上风力发电设备的基础设置在海床中，公开号为DE202010 010 094U1的德国专利文献公开了一种用作基础构件的所谓的桩子。这些基础构件的取决于建筑本身的直径范围从1.5米左右至6米左右。所使用的桩子的数量取决于相关的支承结构。根据当前的技术水平，已知使用各种钢结构作为设置有诸如单桩基础、导管架（jacket）、三桩基础和三脚架等桩基础的支承结构。

公开号为EP2 067 913A2的欧洲专利文献公开了一种通过四根桩子与海床连接的导管架支承结构，而三桩基础和三脚架需要较大直径的桩子。对于单桩基础而言，如果单个桩子具有大体上比其他基础大的直径，那么单个桩子就足够了。此外，公开号为DE20 2011 101 599U1的德国专利文献公开了一种六边形支承结构，该结构包括具有六根桩子的基础。

根据海床的构造及特点，将桩子打桩至海床下65米深处。根据海床以及选中支承结构的特点，这些桩子的重量大约为220至700公吨。可通过将支承结构的下端即支承结构的末端（feet）推入大直径的被打桩的基础桩的方式，使支承结构的下端与基础桩连接。之后，基础桩与支承结构末端通过诸如特种水泥混合物（水泥浆混合物）彼此连接在一起。

除了使用桩子的基础选择之外，公开号为DE10 2010 012 094B3的德国专利文献还公开了一种作为还上风力发电设备基础使用的重力式基础。该重力式基础由钢筋混凝土构成，重量可达到大约7000公吨。

此外，公开号为WO2011/030167A1的国际专利申请公开了：在海平面下利用被竖直钻入海床的注浆桩实现潮汐发电装置涡轮机的连接。在公开号为US2011/0061321A1的美国专利申请中公开了在海上风力放电装置上使用注浆桩。但是，注浆桩与重力式基础一同使用，作为一种混合解决方案。

此外，公开号为GB880467的英国专利文献公开了使用打入桩将格子桅状基础结构连接于海床。公开号为US2011/0293379A1的美国专利申请公开了通过注浆桩与海床连接的格子桅状锚定结构。浮式海上装置的锚泊线以浮式基础的方式与该锚定结构连接。

海上技术的选择对于建设海上风电场的批准流程（approvalprocess）具有深远的影响。在德国，Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie（BSH）公司负责这一批准流程。此外，每当有涉及环境保护的问题和冲突发生时，Bundesamt für Naturschutz（BfN，保护自然的联邦机构）要介入这一批准流程。

支承结构和基础构件是在批准流程中确定的，在该批准流程中确定是否可使用经营者提出的由基础构件和支承结构组成的结构形式。环境方面的值得注意的事项以及技术要求在决策过程中十分重要。在设计海上风力发电装置过程中，尤其需要关注尽最大可能保护环境的方案，以避免封闭海床或减少封闭海床。

目前，大致存在着六种不同的基础结构，单桩基础、重力式基础、三脚架、三桩基础、导管架以及浮式锚地。根据海水深度，这六种基础结构各有优缺点。除了重力式基础之外，其他所有结构一般设置有桩基础。在打桩过程中使用的打桩重锤会产生相当大的声波及震动辐射。这些辐射既被输出在空气中，又被输出在海水中，这对自然界和环境带来极大的危害。