Serviceschiff für Offshore-Anlagen

Abstract

 Serviceschiff für Offshore-Anlagen mit einer deckseitig angeordneten Be- und/oder Entladeeinrichtung (2), die ein Transferelement (3) trägt, einer Regeleinrichtung zum Minimieren der Relativbewegung des Transferelementes (3) zu einer mit Abstandspfählen (4) ausgebildeten Anlegestelle der Offshore-Anlage und mit Rollenfendern (7) zum Positionieren des Schiffes unter motorischem Andruck an die durch die Abstandspfähle (4) definierte Festmachachse, wobei die Be- und/oder Entladeeinrichtung (2) als Hebebühne ausgebildet ist mit mindestens einer Säule (9), an der das Transferelement (3) als Ausleger heb- und senkbar ist, und die Säule (9) ein unteres kardanisch befestigtes Säulenlager (10) aufweist, das die mindestens eine Säule (9) in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungsachsen (x-Achse, y-Achse) kippbar lagert, die zur Festmachachse als räumliche Achse der Höhenanzeige ein Positioniersystem bilden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Serviceschiff für Offshore-Anlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus DE 10 2009 016 082 A1 ist eine Vorrichtung zum sicheren Übersetzen von Personal oder Material von einem Schiff auf ein anderes relativ dazu bewegtes Objekt bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine an dem Schiff angebrachte Be- und Entladeeinrichtung mit einem Transferelement, z. B. einer Plattform, einer Leiter oder einem Steg, und einer Regeleinrichtung zur Minimierung der Relativbewegung des Transferelementes relativ zu dem anderen Objekt. Durch eine solche Vorrichtung wird die Zugänglichkeit von Offshore installierten Windkraftanlagen verbessert, die eine der wichtigsten Parameter für die Wirtschaftlichkeit von Offshore installierten Anlagen ist. Der tatsächlich mögliche Zugang hängt dabei im Wesentlichen von zwei Faktoren ab. Der eine Faktor ist die zum jeweiligen Zeitpunkt herrschende Wellenhöhe, der andere Faktor ist die Fähigkeit des Zugangssystems, die Wellenbewegungen möglichst vollständig auszugleichen.

[0003] Durch die Verwendung eines Industrieroboters als Be- oder Entladeeinrichtung, wobei das Transferelement am freien Ende des Roboterarms als Tragarm angebracht ist oder mit diesem verbindbar ausgebildet ist, ist der Einsatz einer seriellen Kinematik, nämlich ein Gelenkarmroboter, möglich. Eine Bewegungskompensation auf kleinem Raum und damit der Einsatz auf kleineren Schiffen ist möglich. Das Schiff ist beispielsweise als Katamaran ausgebildet und der Industrieroboter ist auf seinem Heck angeordnet. Der Industrieroboter ist als sechsachsiger Gelenkarmroboter ausgebildet, so dass dessen Tragarm um sechs Achsen und damit sechs Freiheitsgraden bewegbar ist. Der Tragarm ist mittels Servomotoren bewegbar. Die Regeleinrichtung ist an die Servomotoren angeschlossen und steuert diese. Die Regeleinrichtung ist mit einer Sensoreinheit verbunden, die die Bewegungen des Schiffes aufnimmt und entsprechende Signale an die Regeleinrichtung weitergibt.

[0004] Um einen gewissen Sicherheitsabstand zwischen einem Turm der Windenergieanlage und dem Schiff beim Anlegen sicherzustellen, ist der Turm mit Abstandspollern und das Schiff mit Rollenfendern versehen. Die Rollenfender dienen beim Heranfahren des Schiffes an den Turm als Führungen für die Abstandspoller. Zum sicheren Übersetzen von Personal fährt das Schiff mit den Rollenfendern an seinem Heck gegen die Abstandspoller und damit in eine definierte Position mit einem bestimmten Abstand vor eine Anlegestelle, wie eine Leiter des Turms der Windenergieanlage.

[0005] Nachteilig ist, dass solche Roboter relativ schwer, teuer und im Allgemeinen nicht seewasserfest sind.

[0006] Aus WO 2007/120039 A1 ist bekannt, die Relativbewegung beim Übersetzen von Personal oder Material von einem Schiff durch die parallele Kinematik eines Hexapods auszugleichen. Der Platzbedarf ist dafür allerdings hoch und somit für kleinere, leichtere Schiffe, die konstruktionsbedingt bereits ein besseres Anlegeverhalten zeigen, nicht geeignet.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Serviceschiff mit stabilisierter Plattform zu schaffen, das einen sicheren Übergang von Personal und Material von einem Serviceschiff auf von der Küste entfernte Offshore-Windenergieanlagen ermöglicht.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0009] Hierdurch wird ein Serviceschiff mit stabilisiertem Transferelement geschaffen, das die sichere Zugänglichkeit von Offshore-Anlagen, insbesondere Offshore-Windenergieanlagen, bei Seegang erlaubt. Das erfindungsgemäß vorzugsweise leichte und kleine Schiff wird mit Rollenfendern an die Offshore-Anlage angedockt und rollt daran auf und ab. Zur Stabilisierung des Transferelementes, insbesondere einer Plattform, sind dann nur noch zwei Achsen zu regeln, um das Rollen und Stampfen des Schiffes auszugleichen. Über die kardanische Befestigung des unteren Endes der Säule wird dies möglich. Die Hebebühne mit vorzugsweise einer Plattform schließlich kompensiert mit dem Hub des Transferelementes den Wellenhub und gleicht damit die Vertikalbewegung aus. Eine stabilisierte Be- oder Entladeeinrichtung als Zugangssystem wird so geschaffen, dass sie einen sicheren Übergang von Personen und Material durch Seegangsausgleich, d.h auch bei schlechtem Wetter, erlaubt. Die Servicezeiten können folglich erheblich ausgedehnt werden. Durch die Rollenfender kann das Schiff zudem in horizontaler Richtung einfach geführt werden, wenn das Schiff an den Abstandspfählen der Anlegestelle einer Offshore-Anlage auf und ab rollt, da hierdurch die vertikale Schiffsbewegung nicht behindert wird.

[0010] Durch Einsatz von leichten Kohlefaserstrukturen für die Konstruktionsteile der Beoder Entladeeinrichtung kann dieses Zugangssystem sehr leicht gebaut werden. Ein großer Vorteil ist darüber hinaus eine hohe Funktionssicherheit und eine hohe Verträglichkeit gegenüber Salzwasser.

[0011] Durch das geringe Schiffsgewicht kleiner, leichter Serviceschiffe wird die Aufprallenergie an die Offshore-Anlage begrenzt. Weiterhin werden die Wartungskosten durch die Leichtbaukonstruktion minimiert.

[0012] Das Schiff kann mit zwei fest miteinander verbundenen Rümpfen, d.h. als Katamaran, ausgebildet sein. Durch die Katamaranbauweise sind Rollbewegungen minimal. Geringe Stampfbewegungen ergeben sich bei vorzugsweise langen, schlanken Rümpfen.

[0013] Das erfindungsgemäße Zugangssystem umfasst vorzugsweise eine aktiv kompensierte Be- oder Entladeeinrichtung mit automatischer Steuerung und hydraulischem oder elektrischem Antrieb kombiniert mit schiffsseitigen Rollenfendern, das beim Andockvorgang die Bewegung des Schiffes komplett ausgleichen kann und bei Seegang einen sicheren Übergang vom Schiff auf die Offshore-Anlage und zurück erlaubt.

[0014] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0015] Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines an eine Offshore-Anlage angedockten Schiffes bei Seegang,

Fig. 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Schiffes gemäß Fig. 1 unter Darstellung weiterer Details,

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des Schiffes gemäß Fig. 2,

Fig. 4 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Schiffes mit einer bugseitig angeordneten Be- und/oder Entladeeinrichtung,

Fig. 5a bis Fig. 5d zeigen schematisch verschiedene Ansichten der Be- oder Entladeeinrichtung des Schiffes gemäß Fig. 1.

[0016] Die Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen ein Serviceschiff für Offshore-Anlagen mit mindestens einem Rumpf 1. Die Offshore-Anlage ist beispielsweise eine Windenergieanlage oder eine sonstige künstliche Plattform-Anlage in Gewässern entfernt von der Küste. Die Offshore-Anlage kann auch ein Großschiff sein, das ankert oder sich in Fahrt befindet.

[0017] Das erfindungsgemäße Serviceschiff weist deckseitig, insbesondere heckseitig und/oder bugseitig eine Be- und/oder Entladeeinrichtung 2 auf, die ein Transferelement 3 trägt. Weiterhin weist das Schiff eine Regeleinrichtung (nicht dargestellt) zum Minimieren der Relativbewegung des Transferelementes 3 zu einer mit Abstandspfählen 4 ausgebildeten Anlegestelle der Offshore-Anlage auf. Im Falle einer Windenergieanlage sind die Abstandspfähle 4 beispielsweise an einem Standrohr 6 befestigt. Die Regeleinrichtung dient dazu, das Transferelement 3 bei Seegang auf konstanter Höhe X zu halten, wie Fig. 1 zeigt. Erfindungsgemäß steuert die Regeleinrichtung vorzugsweise drei Stellwerte, da drei Achsen, eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse eines Positioniersystems geregelt werden, wie nachfolgend beschrieben ist.

[0018] Mit Rollenfendern 7 wird das Schiff unter motorischem Andruck an die durch die Abstandspfähle 4 definierte Festmachachse positioniert. Die Schiffsmotoren drücken das Schiff über die Rollenfender 7 in eine Andockstellung an den Abstandspfählen 4, bei der das Schiff an den Abstandspfählen 4 auf und ab rollen kann. Die vertikale Position des Schiffes und auch die Roll- und Stampfwinkel des Schiffes bleiben dabei frei und werden durch die Be- und/oder Entladeeinrichtung 2 ausgeglichen, und zwar vorzugsweise aktiv ausgeglichen. Die horizontale Position des Schiffes wird vorzugsweise durch den motorischen Andruck des Schiffes mittels der Rollenfender 7 fixiert.

[0019] Die Be- und/oder Entladeeinrichtung 2 ist, wie Fig. 5a und Fig. 5d zeigen, als Hebebühne ausgebildet mit mindestens einer Säule 9, an der das Transferelement 3 als Ausleger heb- und senkbar ist. Die Säule 9 definiert eine z-Achse und weist ein unteres kardanisch befestigtes Säulenlager 10 auf, das die mindestens eine Säule 9 in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungsachsen, die x-Achse und die y-Achse, kippbar lagert, die zur Festmachachse als räumliche Achse der Höhenanzeige ein Positioniersystem bilden. Mittels der Regeleinrichtung wird eingestellt, dass die Säule 9, d.h. die z-Achse, bei Roll- und Stampfbewegungen des Schiffes senkrecht bleibt und damit vorzugsweise parallel zur Festmachachse, wie Fig. 1 zeigt. Ein vorzugsweise orthogonales Positioniersystem zur Festmachachse ist ausbildbar.

[0020] Zum Ausgleich von Roll- und Stampfbewegungen des Schiffes fluchten die Richtungsachsen, d.h. die x-Achse und die y-Achse mit einer Längs- und Querachse des Schiffes. Die Rollenfender 7 dienen insbesondere für eine abstandsfeste Positionierung des Hecks an den Abstandspfählen 4, wozu die Rollenfender 7 vorzugsweise in Paaren angeordnet sind zum Ausbilden eines Andockplatzes.

[0021] Das Transferelement 3 ist vorzugsweise als Plattform ausgebildet, die zudem teleskopisch ausfahrbar sein kann, wie Fig. 5 zeigt.

[0022] Die Säule 9, die hier als Rahmen ausgebildet ist, kann zum Ausgleich der Roll- und Stampfwinkel mit Antriebselementen 11, 12, wie Hydraulikzylindern oder elektrischen Linearantrieben, die die Säule in x- und y-Richtung schräg stellen, ausgebildet sein. Die Kippwinkel α liegen jeweils im Bereich von 0° bis ± 15°. Ein Kippen um die Y-Achse gleicht einen Stampfwinkel aus. Ein Kippen um die x-Achse gleicht einen Rollwinkel aus. Gemäß Fig. 1 liegt der Roll- und Stampfwinkel bei beispielsweise ± 10°.

[0023] Das Transferelement 3 kann zum Ausgleich der Wellenhöhe mittels ähnlicher Antriebselemente oder auch motorisch mit Zahnriemen oder Ketten vertikal verfahren werden. Der horizontale Teleskopauszug des Transferelementes 3 ist dabei als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme gedacht und erlaubt mittels einer Federungsfunktion eine gewisse Fehlertoleranz des Systems. Das Transferelement 3 ist also vorzugsweise eine Plattform, die längenverstellbar ist.

[0024] Mittels Sensoren und einer elektronischen Steuerung können dann die Antriebe der Antriebselemente 11, 12 und die Hubbewegung des Transferelementes 3 so gesteuert werden, das die vertikale Säule 9 auch bei starken Bewegungen des Schiffes im Seegang senkrecht bleibt und das Transferelement 3 die gleiche Höhe im Raum behält. Damit behält das Transferelement 3 dann auch recht genau die gleiche Position relativ zur Offshore-Anlage. Das Ziel, die Bewegungen des andockenden Schiffes weitgehend zu eliminieren, um so einen gefahrlosen Übertritt von Personen, ein Umladen von Werkzeugen, Ersatzteilen oder Hilfsstoffen auf die Offshore-Anlage zu ermöglichen bzw. zu erleichtern, wird hierdurch gewährleistet. Die Sensorik und Lagerregler der Regeleinrichtung, die die Soll-Lage des Transferelementes 3 feststellt und Abweichungen dem Regler weitergibt, der dann die Steuerung übernimmt, basiert auf bekannten Regeleinrichtungen, die die Schiffsbewegungen über Kreiseltechniken bzw. Kreiselinstrumente aktiv erfassen und als Sollwerte an die Antriebselemente 11, 12 zum Kippen der Säule 9 und als Sollwerte an die Hebebühne zum Einstellen der Hubstellung des Transferelementes 3 geben.

[0025] Das Säulenlager 10 ist bei einem beispielsweise als Heckanleger ausgebildeten Schiff vorzugsweise im Bereich des Schiff-Schwerpunktes angeordnet.

[0026] Die Hebebühne wird gemäß beschriebenem Ausführungsbeispiel durch ein vertikales Rahmengestell gebildet, das auf einem Kreuzgestell als kardanischem Säulenlager 10 kippbar gelagert ist.

[0027] Gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 ist die Be- und/oder Entladeeinrichtung 2 am Heck des Schiffes montiert. Das Schiff weist für ein heckseitiges Andocken Rollenfender 7 auf, die heckseitig montiert sind.

[0028] Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Serviceschiffes bei dem die Beund/oder Entladeeinrichtung 2 bugseitig angeordnet ist. Die Rollenfender 7 sind dann am Bug montiert. Im Übrigen gelten die vorstehenden Ausführungen zum Serviceschiff und Be- und/oder Entladeeinrichtung 2 entsprechend.

[0029] Für ein seitliches Andocken des Schiffes, können die Rollenfender beispielsweise auch an der Seite des Schiffes montiert sein. Alternativ können die Rollenfender 7 gemäß Fig. 1 und Fig. 4 und die Be- und/oder Entladeeinrichtung 2 schwenkbar montiert sein, um ein wahlweises Andocken des Schiffes heck- und/oder bugseitig und/oder seitlich zu ermöglichen.

Ansprüche

1. Serviceschiff für Offshore-Anlagen mit einer deckseitig angeordneten Beund/oder Entladeeinrichtung (2), die ein Transferelement (3) trägt, einer Regeleinrichtung zum Minimieren der Relativbewegung des Transferelementes (3) zu einer mit Abstandspfählen (4) ausgebildeten Anlegestelle der Offshore-Anlage und mit Rollenfendern (7) zum Positionieren des Schiffes unter motorischem Andruck an die durch die Abstandspfähle (4) definierte Festmachachse, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- und/oder Entladeeinrichtung (2) als Hebebühne ausgebildet ist mit mindestens einer Säule (9), an der das Transferelement (3) als Ausleger heb- und senkbar ist, und die Säule (9) ein unteres kardanisch befestigtes Säulenlager (10) aufweist, das die mindestens eine Säule (9) in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungsachsen (x-Achse, y-Achse) kippbar lagert, die zur Festmachachse als räumliche Achse der Höhenanzeige ein Positioniersystem bilden.

2. Serviceschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich von Roll- und Stampfbewegungen des Schiffes die Richtungsachsen (x-Achse, y-Achse) mit einer Längs- und Querachse des Rumpfes (1) fluchten.

3. Serviceschiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kippwinkel (α) der mindestens einen Säule (9) jeweils im Bereich von 0° bis ± 15° liegen.

4. Serviceschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Säule (9) mittels Hubzylindern (11, 12) an den Richtungsachsen (x-Achse, y-Achse) kippbar ist.

5. Serviceschiff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubzylinder (11, 12) und eine Hubfunktion der Hebebühne in Richtung einer z-Achse durch eine Regeleinrichtung ansteuerbar sind.

6. Serviceschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Transferelement (3) als Plattform ausgebildet ist, die längenverstellbar ist.

7. Serviceschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenfender (7) zum horizontalen Fixieren des Schiffes sind.

8. Serviceschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für eine abstandsfeste Positionierung des Schiffs an den Abstandspfählen (4) die Rollenfender (7) in Paaren angeordnet sind.

9. Serviceschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebebühne als Säule (9) ein vertikales Rahmengestell aufweist, das auf einem Kreuzgestell kippbar gelagert ist.

Zeichnung