Vorrichtung und Verfahren für den Kolkschutz von Offshore- Bauwerken

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken. Um einen kostengünstigen, haltbaren und wirksamen Schutz zu bieten, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung (1) eine oder mehrere elastische Platten (2) aus Gummi mit Gewichtselementen (73) zur Fixierung der Platten (2) an den zu schützenden Stellen im Bereich der Offshore-Bauwerke aufweist, wobei die Gewichtselemente (73) jeweils an einem Endbereich der elastischen Platte (2) oder der miteinander verbundenen elastischen Platten (2) befestigt sind, um die elastische Platte (2) oder die elastischen Platten (2) an ihren Endbereichen nach unten zu ziehen oder zu drücken und so eine gekrümmte, hydrodynamische Form auszubilden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken, bei dem die genannte Vorrichtung (1) an den zu schützenden Stellen fixiert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken. Unter Verkolkung werden Erosionserscheinungen eines wasserbedeckten Bodens durch Strömungen im Bereich der Offshore-Bauwerke verstanden. Ein Nachteil von bekannten Schutzmaßnahmen ist, dass sie aufwändig aber dennoch hinsichtlich ihrer Schutzwirkung unzureichend sind. Im Offshore-Bereich, z.B. bei Monopiles von Windkraftanlagen, ist es Stand der Technik, als Kolkschutz ca. 300 bis 1000 t Steine aufzuschichten. Diese Steine erzeugen jedoch schädliche Strömungen, die eine Sedimentation von Sand verhindern und auf diese Weise die Verkolkung sogar beschleunigen. Zusätzlich besteht die Gefahr, dass fallende oder durch die Strömung absinkende, unterspülte Steine den Seekabelanschluss der Offshore-Windkraftanlage beschädigen.

[0002] Es ist auch bekannt, mit Sand gefüllte, über 1000 kg schwere Geotextil-Container als Kolkschutz zu verwenden. Dabei kann jedoch nicht sichergestellt werden, dass diese ihre einmal eingenommene Lage am Meeresboden beibehalten. Sie bilden außerdem einen Winkel zum Meeresboden und können dadurch sogar eine Verkolkung begünstigen. Ebenfalls können diese Container und Steine durch Strömungsereignisse in den Meeresboden einsinken und müssen in diesem Fall immer neu eingebracht werden, was laufende Kosten verursacht. Auch hier ist eine Beschädigung des Seekabels denkbar. Außerdem können sowohl Steine als auch Container ab einer bestimmten Wassertiefe nicht mehr ortsgenau eingebracht werden.

[0003] Eine dritte, häufig angewandte Möglichkeit besteht deshalb darin, überhaupt keinen Kolkschutz zu verwenden, eine Verkolkung in Kauf zu nehmen und dabei zu hoffen, dass die sich bildende Verkolkung eine gewisse Tiefe nicht überschreitet. Um diese Tiefe muss das Fundament beispielsweise eines Monopiles dann aber tiefer in den Meeresboden gesetzt werden, was höhere Baukosten verursacht. Zudem können durch die Verkolkung verlegte Seekabel des Offshore-Bauwerkes freigespült und/oder dessen Anschlüsse durch Strömungseinwirkung beschädigt oder zerstört werden.

[0004] Sowohl Steine als auch Container können nach Rückbau der Anlagen einen dauernden Gefahrenpunkt für die Fischerei bilden, da diese Vorrichtungen aufgrund der sehr hohen Kosten in der Regel nicht demontiert werden.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken vorzuschlagen, die einen haltbaren, kostengünstigen und dabei einen wirksamen Schutz bieten.

[0006] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken eine oder mehrere elastische Platten aus Gummi mit Gewichtselementen zur Fixierung der Platten an den zu schützenden Stellen aufweist, wobei die Gewichtselemente jeweils an einem Endbereich der elastischen Platte oder der miteinander verbundenen elastischen Platten befestigt sind, um die elastische Platte oder die elastischen Platten an ihren Endbereichen nach unten zu ziehen oder zu drücken und so eine gekrümmte, hydrodynamische Form auszubilden. Die Rückseite bzw. die Unterseite der Platten dient als Auflagefläche für den Untergrund und die Vorderseite bzw. die Oberseite der Platten dient als Auflauffläche und Schutz gegen abtragende Sand- und Wasserwirbel. Die Platten aus Gummi können unter der Wasser- bzw. Meeresoberfläche direkt auf die Sand- bzw. Bodenoberfläche im Bereich der Offshore-Bauwerke verlegt werden oder auch vollständig oder zum Teil unter der Bodenoberfläche liegen. Sie haben dabei den Vorteil, dass sie sich dem Verlauf der Bodenoberfläche anpassen und durch ihre elastischen Eigenschaften die Energie der Wellen und Wirbel aufnehmen können. Weiterhin sind sie beständig gegenüber Salzwasser und es tritt keine Korrosion auf. Durch die Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit des Gummis ist die Vorrichtung somit wartungsfrei. Das Gummi kann aus Naturkautschuk umweltfreundlich hergestellt sein. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Vorrichtung bei einer Kollision mit Wasserfahrzeugen ungefährlich ist. Die elastischen Platten aus Gummi werden mit Gewichtselementen an den zu schützenden Stellen fixiert. Eine überraschende Wirkung ergibt sich daraus, dass die Gewichtselemente an den seitlichen Endbereichen der elastischen Platte oder der miteinander verbundenen elastischen Platten befestigt sind. Durch die von den Gewichtselementen auf die Platten ausgeübte Kraft und die durch deren Elastizität bedingte, rückstellende Kraft wird die von den Platten gebildete Fläche gekrümmt und es bildet sich eine besonders günstige, hydrodynamische Form aus, die als Auflauffläche für Wasser- bzw. Druckwellen dient. Die Kraft der Druckwellen wird aufgenommen, absorbiert und von den Offshore-Bauwerken abgeleitet. Sollte der Boden unterhalb des Gewichtselementes wegsacken oder unterspült werden, dann bewegt sich das Gewichtselement zusammen mit der Platte nach unten, wodurch die Schutzwirkung wiederhergestellt wird. Ein unter den elastischen Platten aus Gummi verlegtes Seekabel ist optimal geschützt und erhöht die Betriebssicherheit der Anlage. Die vorgeschlagene Vorrichtung für den Kolkschutz hat im Offshore-Bereich weiterhin den Vorteil, dass sie mit einem einzigen Kranhub rückgebaut werden kann und einen hindernisfreien Meeresboden zurücklässt.

[0007] Es hat sich gezeigt, dass ein besonders guter Schutz erzielt wird, wenn die Platte eine Dicke von etwa 2 cm aufweist. Geeignete elastische Platten sind mit einer Fläche von etwa einem Quadratmeter oder als Rollen mit einer Breite von einigen Metern und einer Länge von bis zu mehreren hundert Metern erhältlich. Sie können als Rollen zu den zu schützenden Stellen transportiert und dann dort abgerollt und verlegt werden. Die elastischen Platten werden mittels Vulkanisierung oder mechanisch mittels Verbindungsmitteln miteinander verbunden. Hierdurch können größere Abschnitte im Bereich eines gefährdeten Offshore-Bauwerkes geschützt werden. Eine optionale wasserdichte Verbindung der Platten verhindert eine Unterspülung des Untergrunds.

[0008] Die Flexibilität oder Steifigkeit der Platten wird je nach Bedarf dadurch angepasst, dass die elastischen Platten eine oder mehrere Einlagen, insbesondere aus textilem Gewebe, oder eine Armierung aus Stahlstäben, Stahldrähten oder Stahlseilen im Material aufweisen. Die Platten können dann größere Druck- und Zugkräfte aufnehmen.

[0009] Um eine übermäßige Verformung der elastischen Platten zu vermeiden, beispielsweise durch Sogkräfte, können die elastischen Platten neben den oben genannten Einlagen oder der Armierung zusätzliche, externe Versteifungselemente aufweisen. Als Versteifungselemente eignen sich zum Beispiel Metallprofile oder Betonbalken. Die Platten können außerdem in einer Richtung durch eine innere Stahlarmierung und in der anderen Richtung zusätzlich durch die beispielsweise auf der Oberfläche angeordneten Versteifungselemente versteift werden. Durch ihr Gewicht können die Versteifungselemente auch als zusätzliches Befestigungsmittel dienen.

[0010] Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken. Bei dem Verfahren wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 an den zu schützenden Stellen im Bereich von Offshore-Bauwerken fixiert. Zur Durchführung dieses Verfahrens kann die Vorrichtung außerdem Merkmale aufweisen, die jeweils in den Ansprüchen 2 bis 5 beansprucht sind.

[0011] Eine bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten der Figur der Zeichnung zu entnehmen sind.

[0012] Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht der Vorrichtung 1 als Kolkschutz mit einem Monopile 301 im Vertikalschnitt. Derartige Monopile 301 sind in den Meeresboden 37 gerammte Betonpfeiler und werden beispielsweise als Träger für Windkraftanlagen oder Bohrtürme verwendet. Aufgrund von Wasserströmungen kommt es in der Nähe von Monopilen 301 oder anderen Offshore-Bauwerken zur Verkolkung 302, d.h. im Bereich des Bauwerks 301 wird der Sand fortgespült und es bildet sich ein Kolktrichter aus. Durch die Vorrichtung 1, die bei der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen aus den miteinander verbundenen elastischen Platten 2 und Betonelementen 73 an den Rändern bzw. Endbereichen der elastischen Platten 2 besteht, kann der Monopile 301 effektiv vor Verkolkung geschützt werden. Mit der Bezugsziffer 302 ist dargestellt, dass die Sandoberfläche 20 im Bereich des Monopiles 301 oberflächlich fortgespült wurde, aber eine weitere Fortspülung durch die dem Monopile 301 anliegenden elastischen Platten 2 verhindert wurde. Die Betonelemente 73 ziehen die Platten 2 nach unten und sorgen so für eine hydrodynamisch günstige Form der Vorrichtung 1. Sie dienen außerdem als Befestigungselement, so dass, wenn der Kolkschutz eine bestimmte Größe nicht überschreitet, situationsgebunden auf andere geeignete Befestigungsmittel verzichtet werden kann. Die elastischen Platten 2 können sowohl einschichtige und wasserundurchlässige als auch mehrschichtige Platten sein, die wasserdurchlässig sind, aber Sand zurückhalten. Die elastischen Platten können eine oder mehrere Einlagen, insbesondere aus textilem Gewebe, oder eine Armierung aus Stahlstäben, Stahldrähten oder Stahlseilen im Material aufweisen. Sie können alternativ oder zusätzlich externe Versteifungselemente, insbesondere Metallprofile aufweisen. Hierdurch können die Flexibilität oder Steifigkeit der Platten je nach Bedarf angepasst werden, um eine übermäßige Verformung zu vermeiden und eine optimale hydrodynamische Form auszubilden.

[0013] Die in der Figur 1 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist nicht auf die dargestellte Verwendung an Monopiles 301 beschränkt, sondern kann in der gezeigten Weise für alle Arten von Offshore-Bauwerken oder für Fundamente von Offshore-Unterwasserbauwerken verwendet werden.

Bezugszeichenliste

[0014] 

1.

Schutzvorrichtung

2.

Elastische Platten

10.

Wasseroberfläche

20.

Sandoberfläche

73.

Gewichtselemente

301

Monopile

302

Verkolkung

Ansprüche

1. Vorrichtung (1) für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine oder mehrere elastische Platten (2) aus Gummi mit Gewichtselementen (73) zur Fixierung der Platten (2) an den zu schützenden Stellen im Bereich der Offshore-Bauwerke aufweist, wobei die Gewichtselemente (73) jeweils an einem Endbereich der elastischen Platte (2) oder der miteinander verbundenen elastischen Platten (2) befestigt sind, um die elastische Platte (2) oder die elastischen Platten (2) an ihren Endbereichen nach unten zu ziehen oder zu drücken und so eine gekrümmte, hydrodynamische Form auszubilden.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Platten (2) eine Dicke von etwa 2 cm aufweisen.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Platten (2) eine oder mehrere Einlagen (14), insbesondere aus textilem Gewebe, oder eine Armierung aus Stahlstäben, Stahldrähten oder Stahlseilen aufweisen.

4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die elastischen Platten (2) Versteifungselemente vorgesehen sind, um die Flexibilität oder Steifigkeit der Platten je nach Bedarf anzupassen.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Offshore-Bauwerk ein Monopile (301) ist.

6. Verfahren für den Kolkschutz von Offshore-Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche an den zu schützenden Stellen fixiert wird.

Zeichnung