專利名稱：用于將多個(gè)樁打入海床的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將多個(gè)樁打入海床的方法和裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于海上風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，需要將風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)牢固地連接到海床。擱置在打入海床中的樁上的桁架構(gòu)造很容易被使用。這是通過打樁機(jī)或錘子進(jìn)行的，例如IHC錘。從MENCK Gmbh公司的手冊(cè)'“Menck-Hydraulic Hammers”中可知道這種錘子。該錘子安裝在各個(gè)樁上進(jìn)行操作，通過該錘子，一個(gè)接ー個(gè)的樁被打入到海床。在用錘子敲進(jìn)第一個(gè)樁后，錘子被提高，并被再次定位在另ー樁的上部以用錘子將其敲入，在海的深度很大的情況下，這是耗時(shí)的。樁例如被實(shí)施為圓柱形管，該管在器梢部是變細(xì)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種用于將多個(gè)樁打入到海床的裝置，其以快速和成本低廉的方式操作。本發(fā)明的目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利實(shí)施例和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中列出。在用于 將多個(gè)管子或樁打入到海床的方法中，執(zhí)行下面的方法步驟
a)在樁的海床側(cè)末端區(qū)將樁引入并固定在支架的相應(yīng)支架元件中，
b)將錘子附連到在每ー情況下分配給它們的樁的相應(yīng)海床側(cè)端部區(qū)，
c)將樁與支架降低到海床，
d)通過所述錘子將樁錘入海床中，
e)在各個(gè)樁已經(jīng)被錘入海床后，在每種情況下將錘子放置、接觸、附連、鎖定或鉤掛( )到分配給它們的支架元件上或這些支架元件之中，
f)將支架與錘子提升到表面。優(yōu)選地，當(dāng)支架被降低到適當(dāng)位置時(shí)，錘子被附連在樁的頂側(cè)上。通過此方法，有利地實(shí)現(xiàn)了將多個(gè)樁快速打入到海床，其中在一個(gè)步驟中，只要在錘子和支架被降低到海床以及提升到表面之后，錘子和支架就可快速地用于進(jìn)一歩的打入過程。在將樁引入并定位到支架元件后，支架與樁優(yōu)選從表面至少部分地沿海床的方向被降低。將多個(gè)樁敲進(jìn)或打入到海床優(yōu)選是并行實(shí)現(xiàn)的。錘子放置、接觸、附連、鎖定或鉤掛支架元件中優(yōu)選通過在錘子的相應(yīng)端部，將形狀配合或壓配合的連接或耦連元件和彼此面對(duì)的支架元件相互對(duì)應(yīng)進(jìn)行的，藉此，支架與錘子的安全提升是可行的。多個(gè)支架元件在每種情況下優(yōu)選彼此相隔預(yù)定距離，因此樁可以預(yù)定幾何形狀被打入海床。
支架、樁和錘子優(yōu)選被存放在海運(yùn)船舶(seaborne vessel)上,從海運(yùn)船舶運(yùn)送到海床的計(jì)劃位置或錘擊位置，在此根據(jù)前述方法被錘擊到海床，其中用于多個(gè)地基位置或WTG位置的樁被優(yōu)選存放在所述海運(yùn)船舶上。風(fēng)カ渦輪機(jī)子結(jié)構(gòu)，例如桁架構(gòu)造通過插桿被優(yōu)選定位在樁上，通過水泥灌漿或削尖進(jìn)行連接。在用于將多個(gè)管或樁打入海床的裝置中，提供了支架，多個(gè)樁通過該支架的優(yōu)選被實(shí)施為圓柱形的支架元件，可被引導(dǎo)和移動(dòng)到位，同時(shí)保持在預(yù)定鉆探、錘擊或打樁距離且在軸向方向上。這里，多個(gè)錘子或打樁器被提供，其中每個(gè)錘子被設(shè)置在樁上背離海床的端部區(qū)上，其中錘子的相應(yīng)支架側(cè)端部和支架元件的錘子側(cè)端部具有相互對(duì)應(yīng)的，優(yōu)選機(jī)械互補(bǔ)的連接或耦連元件，使得在將相應(yīng)的樁打入海床后，錘子以如下的穩(wěn)定方式靜置在相應(yīng)的支架元件上，該穩(wěn)定方式即使得支架與安放在所述支架元件上的錘子一起可從海床被提升到水體表面，并且可提升到海運(yùn)船舶的甲板。支架可優(yōu)選通過設(shè)置于海運(yùn)船舶上的絞盤降低到海床以及再次提升到表面。錘子的耦連元件優(yōu)選具有截頭圓錐形或錐形外表面，其可被優(yōu)選形狀配合地設(shè)置在所述支架元件的耦連元件的相應(yīng)截頭圓錐形內(nèi)表面上。錘子的耦連元件在其端面上具有優(yōu)選實(shí)施為槽的形狀，其能夠被連接到優(yōu)選被實(shí)施為形狀配合方式中的銷的耦連元件的端面形狀。所述錘子的耦連元件可在其端面處通過錘子的重力或壓配合連接而被連接到所述耦連元件的端面。所述支架可優(yōu)選通過設(shè)置于海運(yùn)船舶上的絞盤在表面和海床之間提升、降低。


本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例和改進(jìn)表不在附圖中
其中
圖1以傾斜3D圖示出了用于將樁引導(dǎo)到支架元件中的支架，
圖2以側(cè)視圖示出了引入支架元件中的樁和錘子，
圖3示出了來自圖2的引入支架元件中的樁和錘子的另ー示例性實(shí)施例，
圖4示出了在第一方法步驟之前用于將樁打入海床中的裝置，
圖5示出了在第一方法步驟之后用于將樁打入海床中的裝置，
圖6示出了在第二方法步驟之后用于將樁打入海床中的裝置，
圖7示出了在第三方法步驟之后用于將樁打入海床中的裝置，
圖8a，8b示出了在第四方法步驟之后用于將樁打入海床中的裝置，
圖9示出了將鋼桁架構(gòu)造定位在樁上，
圖10示出了來自圖9的鋼桁架構(gòu)造與樁的連接。在下面的文字中，示出的具有相同功能的裝置的組件以相同的附圖標(biāo)記表示。
具體實(shí)施例方式圖1以從上方傾斜觀察的3D視圖示出了具有支架元件2-1，2-2，2-3，2-4的支架
6。在每種情況下，支架元件基本上被實(shí)施為具有截頭圓錐形引導(dǎo)附件4的圓柱形形式。支架元件2-1，2-2，2-3，2-4用來在其軸向方向上接收并引導(dǎo)樁1_1，1-2,1-3,1_4。支架元件2-1，2-2，2-3，2-4以剛性且穩(wěn)定的方式通過定位架24互聯(lián)。四個(gè)支架元件2_1，2_2，2_3，
2-4的拐角優(yōu)選形成具有長(zhǎng)度為d的邊的正方形。替代性地，根據(jù)風(fēng)カ渦輪機(jī)塔架所要求的子結(jié)構(gòu)的形狀，支架也可以是三角形或其它形狀。在本例中，提出了將三個(gè)正方形支架拐角元件x-1，x-2, x-3, x-4布置在彼此之內(nèi)，使得在每種情況下實(shí)現(xiàn)了具有四個(gè)拐角點(diǎn)x-1，x-2, x-3, x-4的三個(gè)正方形，它們具有從內(nèi)到外增加的距離d2，dl，d或橫向長(zhǎng)度d2，dl，d。支架元件的其它幾何形狀也是可能的，例如形式為長(zhǎng)方形或其它多邊形。支架6充當(dāng)了用于樁I的模板，在后面的附圖中這些樁被示為打入到海床11中。因此可用一個(gè)支架6在海床11的鉆探區(qū)中有利地實(shí)現(xiàn)不同的幾何形狀。這里，支架6與引入其支架元件2中的樁1-1，1-2，1-，1-4 一起被定位在海床11。支架6將樁1-1，1-2，1-, 1-4保持就位以便進(jìn)行錘擊。這些樁在豎直自由度上沒有被固定。樁1-1，1-2，1-, 1-4然后通過錘子3被打入海床11，這將在下文更詳細(xì)地描述。圖2示出了支架6的支架元件2，樁I插入到該支架元件中，在其軸向方向上被引導(dǎo)。樁I上設(shè)置有錘子3，以將樁I打入海床11。在將樁I打入海床11后，錘子3靜置在支架元件2的引導(dǎo)附件4上。在此，分配給支架元件2的錘子3的端面5具有截頭圓錐形外表面5，其鄰接或結(jié)合到支架元件2的錘子側(cè)引導(dǎo)附件4的相應(yīng)的呈截頭圓錐形延伸的內(nèi)表面。由于錘子3重量很大，和/或耦連元件4和5形狀配合的截頭形狀，錘子3以穩(wěn)定方式靜置于支架元件2上，使支架6與放置在支架元件2上的所有錘子3在每種情況下都可通過附連到每個(gè)支架元件2的絞盤23，從海床11傳送到水表面，并傳送到海運(yùn)船舶13。圖3以側(cè)視圖表示圖2的裝置，其具有錘子3和支架元件2的替代性耦連元件4_1，5-1，其中錘子3的耦連元件5-1表示圓柱形式的附件5-1，其在其端面處具有周向均勻間隔開的橫向槽21。在錘子ー側(cè)，支架元件2的耦連元件4-1在其端面處具有銷22，其被實(shí)施為與錘子3的耦連元件5-1的槽21互補(bǔ)的形式，因此在將錘子3定位在支架元件2上后可獲得穩(wěn)定連接。替代性地(未示出)，耦連元件的附件5-1以圓錐形式實(shí)現(xiàn)，以匹配支架元件2的耦連元件4-1的圓錐形實(shí)施例。圖4-圖8a表示了在連續(xù)制造狀態(tài)下將多個(gè)樁1_1，1_2，1_3，1_4打入海床11的裝置。圖4表示了用于將樁1-1，1-2，1-3，1-4打入海床11的裝置。海運(yùn)船舶13停泊在海床16上所選位置的固定位置上，或停泊在海床11的錘擊位置16。絞盤23-1，23-2，23-3，23-4，樁1，1-1，1-2，1-3，1-4，支架6，起重機(jī)20，錘子3-1，3-2，3-3，3-4存放在海運(yùn)船舶13上。海運(yùn)船舶13飄浮在表面12上。海運(yùn)船舶13包含所有打樁過程所需的部件，因此可通過使用其強(qiáng)勁的引擎到達(dá)該表面上的任何點(diǎn)，以便能夠正好停在海床16的所述位置上或錘擊位置16 (也稱為鉆探區(qū)16)上方的目標(biāo)區(qū)中，以便形成精確定位和穩(wěn)定的鉆探平臺(tái)。圖5示出了處于第一方法步驟的圖4的裝置。已經(jīng)提供了支架6的支架元件2-1，
2-2，2-3，2-4，并將其與待被打入海床11的四個(gè)樁1-1，1-2，1-3，1-4固定。替代性地，經(jīng)常也使用3個(gè)樁，或者有時(shí)也使用5個(gè)樁。支架6連同樁1-1，1-2，1-3，1-4被附連到其支架元件2-1，2-2，2-3，2-4的絞盤23_1，23_2，23-3, 23-4降低，降低的距離要使設(shè)置于海運(yùn)船舶13上的起重機(jī)20連續(xù)地將相應(yīng)的錘子3-1，3-2，3-3，3-4定位在樁1_1，1-2,1-3,1-4上背離支架6的那些端部上。這里，絞盤23-1，23-2，23-3，23-4和起重機(jī)20以穩(wěn)定方式錨定在海運(yùn)船舶13上。替代性地，起重機(jī)也可以被集成在船舶上。在將錘子3-1，3-2，3-3，3-4附連到樁1-1，1-2，1-3，1-4之后，支架6，樁ト1，ト2，
1-3，1-4和錘子3-1，3-2，3-3，3-4在絞盤23-1，23-2,23-3, 23-4上被降低在海床11上的期望鉆探區(qū)16中，如圖6所示。支架6以穩(wěn)定方式錨定到海床11。通常，支架6的重力足以錨定支架6。錘子3-1，3-2，3-3，3-4現(xiàn)在被致動(dòng)，利用錘子將樁ト1，ト2，ト3，ト4以給定的速度打入到海床11。借助于支架6，四個(gè)樁1-1，1-2，1-3，1-4以支架元件2-1，2-2，2-3，
2-4的預(yù)定距離d被打入海床11，因此相對(duì)于彼此是間隔開的。打粧過程即銀子3-1, 3-2, 3-3, 3-4的操作當(dāng)銀子3-1, 3-2, 3-3, 3-4在甸種情況下變成與支架元件2-1，2-2，2-3，2-4接近或接觸時(shí)被終止，如圖7所示。樁1_1，1-2,1-3,1-4現(xiàn)在被打入海床11。樁1-1，1-2，1-3，1-4的表面?zhèn)榷瞬繌暮４?1突出預(yù)定長(zhǎng)度1，如圖8b所示。現(xiàn)在，支架元件2-1，2-2，2-3，2-4在絞盤23-1，23-2，23-3，23-4上被提升到錘子3-1，
3-2,3-3, 3-4,如圖8a的不意形式所不。支架兀件2-1, 2-2, 2-3, 2-4和銀子3-1, 3-2, 3-3,
3-4在耦連元件4，5 (如圖2或圖3所示)處彼此接觸，在適當(dāng)情況下，可鎖定成槽-銷連接(圖7)?，F(xiàn)在支架6與設(shè)置于其上的錘子3-1，3-2，3-3，3-4在提升過程中通過絞盤23-1，23-2，23-3，23-4被提升(圖8a)。在將支架6與錘子3-1，3-2，3-3，3-4提升到海運(yùn)船舶13之后，將樁打入海床11所需的所有工具再一次在海運(yùn)船舶13的甲板上，如圖Sb所示。錘子3-1，3-2，3-3，3-4現(xiàn)在從支架元件2_1，2_2，2-3, 2-4通過起重機(jī)20被升起，并被提升到海運(yùn)船舶13上的預(yù)定存放位置。通過借助上述裝置執(zhí)行的方法，具體通過將多個(gè)樁1-1，1-2，1-3，1-4打入海床11以及在提升過程中同時(shí)提升放置在支架6上的錘子3-1，3-2，3-3，3-4的并行或同時(shí)執(zhí)行的過程，可以節(jié)約大量的時(shí)間。由于海運(yùn)船舶13是專用船，其操作每小時(shí)成本很高，這產(chǎn)生顯著的成本節(jié)約。圖9示出了用于將風(fēng)力渦輪機(jī)子結(jié)構(gòu)定位在打入海床11的樁1-1，1-2上的第一方法步驟，在此風(fēng)カ渦輪機(jī)子結(jié)構(gòu)被實(shí)施為優(yōu)選由鋼制成的桁架構(gòu)造17。替代性地，可以使用如混凝土或殼體構(gòu)造的其它風(fēng)カ渦輪機(jī)子結(jié)構(gòu)。在桁架構(gòu)造17的底側(cè)上設(shè)置插桿18-1，18-2，18-3，18-4，其被引入到樁1-1，1-2，1-3,1-4的空腔中。這里，借助連接結(jié)構(gòu)，例如通過削尖或水泥連接，插桿18-1，18-2，18-3，18-4被永久性連接到樁ト1，ト2，1-3,ト4。圖10示出了在樁1-1，1-2，1-3，1-4 上的安裝狀態(tài)的桁架構(gòu)造17。風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)(未示出)現(xiàn)成例如可附連到桁架構(gòu)造17。
權(quán)利要求
1.一種將多個(gè)樁(I)打入海床(II)的方法，其中下列方法步驟被執(zhí)行a)在樁(1，1-1；1-2 ；1-3 ;1_4)的海床側(cè)端部區(qū)(14)將樁引入并固定到支架(6)的相應(yīng)支架元件(2，2-1 ；2-2 ；2-3 ；2-4)中，b)將錘子(3，3-1；3-2 ；3-3 ;3_4)緊固到在每一情況下分配給它們的樁(1，1_1 ；1~2 ；1-3；1-4)的相應(yīng)海床側(cè)端部區(qū)(15)，c)將所述支架(6)與所述樁(1，1-1；1-2 ；1-3 ；1-4)降低到海床(11)，d)通過所述銀子(3,3-1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)將所述粧(1，1-1 ; 1-2 ； 1-3 ;1_4)打入海床(11)中，e)在將相應(yīng)的樁(I)打入海床(11)之后，將所述錘子(3，3-1；3-2 ;3_3 ;3_4)放置、接觸、緊固、鎖定或鉤掛到在每種情況下分配給它們的支架元件(2，2-1 ；2-2 ；2-3 ;2-4)之上/ 之中，f)將所述支架(6)與所述錘子(3，3-1；3-2 ；3-3 ;3_4)提升到表面(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述支架(6)被降低到適當(dāng)位置時(shí)，所述錘子(3，3-1 ；3-2 ；3-3 ;3-4)被附連在所述樁的頂側(cè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將多個(gè)樁(I，1-1；1-2 ；1-3 ;1_4)打入海床(11)中是并行地執(zhí)行的，或所述情況可以是同時(shí)進(jìn)行的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將所述錘子(3，3-1；3-2 ；3-3 ； 3-4)緊固或鎖定或鉤掛到所述支架元件(2，2-1 ；2-2 ；2-3 ;2_4)中是通過在錘子(3，3_1 ； 3-2 ；3-3 ;3-4)和支架元件(2，2-1 ;2_2 ;2_3 ;2_4)的相應(yīng)面對(duì)端(5)處，將形狀配合或壓配合的耦連元件(4，5)在每種情況下進(jìn)行相互對(duì)應(yīng)來進(jìn)行的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，多個(gè)支架元件(2，2-1'2-2 ；2-3 ；2-4)在每種情況下彼此相隔預(yù)定距離(d，dl，d2)，因此所述樁(I)能以預(yù)定幾何形狀打入海床(11)中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述支架(6)、所述樁(1，1-1； 1-2 ;1_3 ; 1_4)和所述錘子(3, 3-1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)被存放在海運(yùn)船舶(13)上,從所述海運(yùn)船舶運(yùn)送到計(jì)劃的鉆探區(qū)(16)并在此被打入海床(11)，其中用于多個(gè)鉆探區(qū)(16)的樁(1， 1-1 ；1-2 ；1-3 ; 1-4)優(yōu)選被存放在所述海運(yùn)船舶(13)上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，桁架構(gòu)造(17)通過插桿(18-1， 18-2，18-3，18-4)定位在所述樁(1，1-1 ；1~2 ;1_3 ;1_4)上，并用水泥粘結(jié)或被削尖。
8.一種用于將多個(gè)管/樁(I)打入海床的裝置，其中 提供了支架(6)，多個(gè)樁(1，1-1 ；1-2 ;1-3;1-4)通過所述支架的優(yōu)選實(shí)施為圓柱形形式的支架元件(2，2-1 '2-2 ；2-3 ；2-4)能優(yōu)選以預(yù)定的鉆探距離(d)以及在軸向方向上 ( )在每種情況下被引導(dǎo)和移動(dòng)到位， 提供多個(gè)錘子(3，3-1 ；3-2 ；3-3 ;3-4)，其中每個(gè)錘子(3，3-1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)被設(shè)置在樁(1，1-1 ; 1-2 ； 1-3 ； 1-4)上背尚海床(11)的端部區(qū)， 其中所述錘子(3，3-1 ；3-2 ；3-3 ;3-4)的相應(yīng)支架側(cè)端部(5)和所述支架元件(2)的錘子側(cè)端部(4)具有相互對(duì)應(yīng)的，優(yōu)選是機(jī)械互補(bǔ)的連接或耦連元件(4，5)，從而使得在將相應(yīng)的樁(1，1-1 ；1-2 ；1-3 ；1-4)打入海床(11)后，所述錘子(3，3_1 ;3_2 ;3_3 ;3_4)以如下的穩(wěn)定方式靜置在相應(yīng)的支架元件(2)上，所述穩(wěn)定方式即要使得所述支架(6)與安放在所述支架元件(2，2，2-1 '2-2 ；2-3 ；2~4)上的錘子(3，3，3_1 ;3_2 ;3_3 ;3_4) —起能從海床(11)被提升到水體表面(12 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述支架(6，2，2，2-1'2-2 ;2_3 ;2_4)能通過設(shè)置于海運(yùn)船舶(13)上的絞盤(20)降低到海床(11)以及提升到表面(12)。
10.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述錘子(3)的耦連元件 (5 )具有一(X )截頭圓錐形外表面，其優(yōu)選能被形狀配合地定位在所述支架元件(2 )的耦連元件(4)的截頭圓錐形內(nèi)表面上。
11.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述錘子(3)的連接或耦連元件(5)在其端面上具有優(yōu)選被實(shí)施為槽(21)的形狀，其能被連接到優(yōu)選被實(shí)施為形狀配合方式中的銷(22)的耦連元件(4)的端面形狀。
12.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述錘子(3)的連接或耦連元件(5)能夠在其端面處通過錘子(3)的重量或壓配合連接而被連接到所述耦連元件(4) 的端面。
13.根據(jù)前述裝置權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述支架(6)可通過設(shè)置于海運(yùn)船舶(13)上的絞盤(10)而在表面(12)和海床(11)之間提升和降低。
14.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，根據(jù)前述裝置權(quán)利要求之一所述的裝置執(zhí)行根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將多個(gè)樁打入海床的方法和裝置。多個(gè)樁(1-1，1-2，1-3，1-4)以可軸向移位的方式設(shè)置在支架元件(2-1，2-2，2-3，2-4)中。錘子(3-1，3-2，3-3，3-4)被定位在樁(1-1，1-2，1-3，1-4)上。這整個(gè)結(jié)構(gòu)被向下置于海床上。在將樁(1-1至1-4)打入海床后，錘子(3-1，3-2，3-3，3-4)被永久性地連接到支架元件，并通過起重機(jī)(13)一起被提升到水體表面和海運(yùn)船舶。
文檔編號(hào)E02D7/06GK103031844SQ201210367100
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者H.F.利恩德魯普, T.厄斯特加爾德 申請(qǐng)人:西門子公司