GROSSMANN, Jochen (Bernhardstr. 117, Dresden, 01187, DE)
| Patentansprüche: 1 . Unterwassertragsystem für Anlagen mit Auftriebskörpern im Gewässer und Gegengewichten oder Verankerungen am oder im Gewässergrund sowie Zugmitteln zwischen den Auftriebskörpern und den Gegengewichten oder Verankerungen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei über Verbindungselemente (5) miteinander gekoppelte Auftriebskörper (2) jeweils über ein Zugmittel (4) mit je einem Gegengewicht (3) oder einer Verankerung verbunden sind, dass bei keiner auf die Anlage (1 ) wirkenden Kraft jeweils ein Auftriebskörper (2) senkrecht über einem Gegengewicht (3) oder einer Verankerung angeordnet ist, dass der auf den Auftriebskörper (2) wirkende Vektor der Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers (2) so groß ist, dass auch bei maximaler Belastung die Zugmittel (4) zwischen Auftriebskörper (2) und Gegengewicht (3) oder Verankerung immer gespannt sind, und dass die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern (2) wirken. 2. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskörper (2) in einer Ebene und an wenigstens drei Eckpunkten angeordnet sind, wobei die Anzahl der Eckpunkte gleich der der Auftriebskörper (2) ist. 3. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungselemente (5) und/oder die Auftriebskörper (2) gleichzeitig Träger für die Anlage (1 ) sind. 4. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungselemente (5) und/oder die Auftriebskörper (2) mit einem mittig zwischen den Auftriebskörpern (2) angeordneten Tragkörper (6) für die Anlage (1 ) verbunden sind. 5. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (6) in der durch die Auftriebskörper (2) bestimmten Ebene angeordnet ist. 6. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmittel (4) die gleiche Länge besitzen und dass die Gegengewichte (3) oder die Verankerungen so ausgebildet sind , dass die Auftriebskörper in einer Ebene angeordnet sind. 7. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1 ) ein turmartiges Bauwerk ist. 8. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gegengewichte (3) ausreichend schwere Bauteile in Form eines Gegenstandes an sich oder eines befüllten Gegenstandes sind. 9. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskörper (2) eine kugel-, tropfen- oder ballonförmige Gestalt besitzen. 10. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (5) Rohre oder stabförmige Elemente sind. 1 1 . Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens ein Sensor zur Messung der Strömungsrichtung des Wassers, ein Sensor zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, ein Sensor zur Messung der Windrichtung, ein Sensor zur Messung der Windgeschwindigkeit, ein Sensor zur Lagebestimmung wenigstens eines Auftriebskörpers (2) im Verhältnis zu einem Gegengewicht (3) oder einer Verankerung, ein Kompass einzeln oder in einer Kombination angeordnet und mit einer Steuereinrichtung verbunden sind. 12. Unterwassertragsystem nach Patentanspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einem Datensender verbunden ist. |
Die Erfindung betrifft Unterwassertragsysteme für Anlagen mit Auftriebskörpern im Gewässer und entweder Gegengewichten oder Verankerungen am oder im Gewässergrund sowie Zu gm ittel n zwischen d en Auftriebskörpern u nd den Gegengewichten oder Verankerungen.
Durch die Druckschrift GB 2 378 679 A ist eine Offshore-Wind-Turbine bekannt. Diese besitzt Tragkörper, die über Fesseln mit Ankern am Meeresboden verbunden sind. Die Stabilität der Turbine wird durch die Tragkörper gewährleistet. Die Fesseln dienen nicht der Stabilisierung, sondern nur der Positionierung der Turbine.
Die Druckschrift GB 2 400 823 A ist ein Offshore-Wind-Turbinen-Park bekannt. Mehrere Turbinen sind über Verbindungselemente miteinander verbunden. Jede der Turbinen besitzen Tragkörper, die am Meeresboden verankert sind. Die dabei verwendeten Fesseln dienen der Positionierung der einzelnen Turbinen.
Die Tragwirkung wird bei diesen Lösungen ausschließlich durch die Tragkörper sichergestellt. Dazu müssen dementsprechend ausgebildete Systeme im Wasser angeordnet sein.
Durch die Druckschrift DE 100 56 857 B4 ist eine verankerungsstabilisierte Trägerboje bekannt. Diese besteht aus einem mindestens einem voll getauchten Auftriebskörper, welcher als Träger für eine über der Wasseroberfläche befindliche Anlage dient. Der Auftriebskörper weist Haltepunkte auf, welche über Verankerungspunkte im Untergrund mittels Verbindungseinrichtungen diesen stramm Vorspannen. Dadurch wird eine Bewegung des Auftriebskörpers gegenüber dem Untergrund weitgehend verhindert. Die Verbi nd u ngsei n richtu n gen des Auftriebskörpers greifen derart an den ei nzel nen Haltepunkten und den einzelnen Verankerungspunkten an, dass die Bewegungen in mehreren Bewegungsfreiheitsgraden einschränkbar sind. Mehrere Verbindungseinrichtungen zwischen dem Auftriebskörper und den Verankerungspunkten führen zu einem erhöhten Aufwand.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sicheres und einfaches Unterwassertragsystem für Anlagen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unterwassertragsysteme für Anlagen mit Auftriebskörpern im Gewässer und entweder Gegengewichten oder Verankerungen am oder im Gewässergrund sowie Zugmitteln zwischen den Auftriebskörpern und den Gegengewichten oder Verankerungen zeichnen sich insbesondere durch eine sichere Positionierung der Anlagen bei einfacher Realisierung aus.
Dazu sind wenigstens drei über Verbindungselemente miteinander gekoppelte Auftriebskörper jeweils über ein Zugmittel mit je einem Gegengewicht oder einer Verankerung verbunden. Bei keiner auf die Anlage wirkenden Kraft ist jeweils ein Auftriebskörper senkrecht über einem Gegengewicht oder einer Verankerung angeordnet. Weiterhin ist der auf den Auftriebskörper wirkende Vektor der Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers so groß ist, dass auch bei maximaler Belastung die Zugmittel zwischen Auftriebskörper und Gegengewicht oder Verankerung immer gespannt sind und die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern wirken.
Die Gegengewichte oder Verankerungen sichern den Standort und die Position des Unterwassertragsystems mit der Anlage.
Die Auftriebskörper befinden sich im Gewässer. Die Tiefe muss gegenüber der Gewässeroberfläche so groß sein, dass auch bei Wellengang dieser Sachverhalt gewährleistet ist. Die Tiefe wird damit durch die Wellentäler der maximal auftretenden Wellen des Gewässers bestimmt.
Mit der Erfüllung der Bedingungen hinsichtlich der Auftriebskörper und dem Wirken der Zugkräfte wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass die Anlage sicher positioniert ist. Bei einer an die Anlage wirkenden Kraft wird diese parallel zur Ebene der Auftriebskörper verschoben. Die Anlage kippt nicht.
Die Möglichkeit der Verschiebung oder Verdrehung führt vorteilhafterweise auch dazu, dass das Unterwassertragsystem bei einer Kollision verschiebbar ist. Der Aufprall wird gedämpft. Das Unterwassertragsystem wirkt in Verbindung mit dem Wasser als Federelement.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfind u ng sind in den Patentansprüchen 2 bis 12 angegeben.
Die Auftriebskörper sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 in einer Ebene und an wenigstens drei Eckpunkten angeordnet, wobei die Anzahl der Eckpunkte gleich der Anzahl der Auftriebskörper ist. Die Ebene ist damit ein Mehreck, wobei die Eckpunkte durch die Auftriebskörper bestimmt sind.
Verbindungselemente und/oder die Auftriebskörper sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 gleichzeitig Träger für die Anlage. Damit ist ein einfacher Aufbau gegeben, wobei keine zusätzlichen Bauelemente als Träger der Anlage notwendig sind.
Verbindungselemente und/oder die Auftriebskörper sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 mit einem mittig zwischen den Auftriebskörpern angeordneten Tragkörper für die Anlage verbunden. Der Tragkörper erhöht die Stabilität des Unterwassertragsystems einschließlich der Anlage.
Der Tragkörper ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 vorteilhafterweise in der durch die Auftriebskörper bestimmten Ebene angeordnet.
Die Zugmittel besitzen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 die gleiche Länge. Weiterhin sind die Gegengewichte oder die Verankerungen so ausgebildet, dass die Auftriebskörper in einer Ebene angeordnet sind. Bei auf die Anlage wirkenden Kräften wird diese nur in der Ebene verschoben, ohne dass diese kippt. Das Gleiche gilt bei einer an die Auftriebskörper und die Anlage wirkenden Radialkraft, wobei die Anlage in der Ebene gedreht wird.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 ist die Anlage ein turmartiges Bauwerk. Das ist beispielsweise eine Windkraftanlage oder ein Windmessmast. Die Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers kann dabei größer als die auf das Bauwerk wirkende und eine Kippkraft oder ein Moment verursachende Kraft sein . In Verbindung mit den Bedingungen, dass jeweils das Zugmittel zwischen Auftriebskörper und Verankerung immer gespannt ist sowie die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern wirken, wird bewirkt, dass diese Anlage parallel verschoben wird. Dadurch ist eine sichere Positionierung der Anlage als Offshore-Anlage gegeben.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 sind die Gegengewichte ausreichend schwere Bauteile in Form eines Gegenstandes an sich oder eines befüllten Gegenstandes. Bei Letzterem kann die Befüllung auch vor Ort erfolgen, so dass sich Vorteile bei dem Aufbau des Unterwassertragsystems und der dazugehörigen Anlage ergeben. Der Transport der einzelnen Komponenten vereinfacht sich. Der befüllte Gegenstand selbst ist beispielsweise eine Netzkonstruktion oder ein Behältnis. Günstigerweise besitzen die Auftriebskörper nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 eine kugel-, tropfen- oder ballonförmige Gestalt. Diese können dabei als Hohlkörper ausgebildet sein. Eine Einteilung in sich abgeschlossene Kammern erhöht die Sicherheit des Unterwassertragsystems bei einer Havarie oder Beschädigung.
Die Verbindungselemente sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 Rohre oder stabförmige Elemente. Bei Einsatz von Rohren wird vorteilhafterweise die Auftriebskraft des Unterwassertragsystems mit bestimmt oder erhöht.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 1 1 ist jeweils mindestens ein Sensor zur Messung der Strömungsrichtung des Wassers, ein Sensor zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, ein Sensor zur Messung der Windrichtung, ein Sensor zur Messung der Windgeschwindigkeit, ein Sensor zur Lagebestimmung wenigstens eines Auftriebskörpers im Verhältnis zu einem Gegengewicht oder einer Verankerung, ein Kompass einzeln oder in einer Kombination angeordnet. Weiterhin ist dieser mit einer Steuereinrichtung verbunden. Die Steuereinrichtung ist ein bekanntes Datenvera rbeitu n gssystem . Da m it i st d i e Pos iti on d er An l age gege n ü ber d en Gegengewichten oder Verankerungen leicht feststellbar. Bei Erfordernis ist die Position dieser damit leicht korrigierbar.
In Fortführung ist die Steuereinrichtung nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 12 weiterhin vorteilhafterweise mit einem Datensender verbunden, so dass die Position des Unterwassertragsystems und damit die Position der Anlage fern überwach bar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Unterwassertragsystem mit einer Anlage in einer Seitenansicht und
Fig. 2 das Unterwassertragsystem mit einer an die Anlage wirkenden Kraft.
Ein Unterwassertragsystem für Anlagen 1 besteht im Wesentlichen aus Auftriebskörpern 2 und Gegengewichten 3 oder Verankerungen und Zugmitteln 4 und Verbindungselementen Die Fig. 1 zeigt ein U nterwassertragsystem mit einer Anlage 1 in einer prinzipiellen Seitenansicht.
Drei über Verbindungselemente 5 miteinander gekoppelte Auftriebskörper 2 sind jeweils über ein Zugmittel 4 mit drei Gegengewichten 3 oder Verankerungen verbunden. Die Auftriebskörper 2 sind dabei in einer Ebene und an den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnet.
Die Auftriebskörper 2 selbst besitzen die Form einer Kugel, eines Tropfens oder eines Ballons. Die Verbindungselemente 5 sind Rohre.
Verbindungselemente 5 und/oder die Auftriebskörper 2 können gleichzeitig als Träger für die Anlage 1 fungieren. In einer Ausführungsform ist ein Tragkörper 6 für die Anlage 1 ein Bestandteil des Unterwassertragsystems. Der Tragkörper 6 ist in oder außerhalb der Ebene der Auftriebskörper 2 angeordnet. Natürlich können auch alle Bestandteile des Unterwassertragsystems als Träger der Anlage 1 genutzt werden.
Die Gegengewichte 3 oder die Verankerungen befinden sich im oder auf dem Gewässerboden. Letztere sind beispielsweise bekannte Einpfahlanker oder Verpressanker. Die Zugmittel 4 besitzen die gleiche Länge. Weiterhin sind die Gegengewichte 3 oder die Verankerungen so ausgebildet, dass die Auftriebskörper 2 in einer Ebene angeordnet sind. Bei auf die Anlage wirkenden Kräften wird diese nur in der Ebene verschoben, ohne dass diese kippt. Das Gleiche gilt bei einer an die Auftriebskörper 2 und die Anlage wirkenden Radialkraft, wobei die Anlage 1 in der Ebene gedreht wird.
Die Anlage 1 stellt ein turmartiges Bauwerk, beispielsweise eine Windkraftanlage oder ein Windmessmast, dar.
Bei keiner auf die Anlage 1 wirkenden Kraft ist jeweils ein Auftriebskörper 2 senkrecht über einem Gegengewicht 3 oder einer Verankerung angeordnet. Der auf den Auftriebskörper 2 wirkende Vektor der Auftriebskraft jedes Auftriebskörpers 2 ist dabei so groß, dass jeweils das Zugmittel 4 zwischen Auftriebskörper 2 und Gegengewicht 3 oder Verankerung immer gespannt ist und die Zugkräfte gleichzeitig immer in allen Auftriebskörpern 2 wirken.
Die Fig. 2 zeigt dazu das Unterwassertragsystem mit einer an die Anlage 1 wirkenden Kraft in einer prinzipiellen Darstellung.