JP2009113922A - 塔状構造物の建設方法および建設用クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】 支柱やタワー等の塔状構造物であって高層化された塔状構造物の建設に適した建設方法と建設用クレーンを提供する。
【解決手段】 伸縮可能な脚部材10を搭載した台車11を発電用風車１の建設場所まで自走させて搬入する。脚部材10の頂上部にクレーン５を設置し、このクレーン５で風車タワー２を建設するものである。脚部材10を伸長させながら風車タワー２の支柱部材をクレーン５により積み上げ、風車タワー２と脚部材10とを連繋アーム12により連繋させて、脚部材10を風車タワー２に固定する。脚部材10に作用する転倒モーメントは連繋アーム12を介して風車タワー２に固定されていることにより対抗されて大掛かりなカウンターウェイトを必要とせず、高所まで脚部材10を伸長させることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、地上に建設される支柱やタワー、モニュメント等のように上空の高位置まで構築する塔状構造物をクレーンを用いて建設する建設方法および建設用クレーンに関する。

地上に建設される塔状構造物として、各種のタワーやモニュメント、煙突等、種々のものがあり、その一つとして風力発電用の風車の支柱である風車用タワーがある。タワーの頂上部には、水平軸に支持された複数枚のプロペラ翼（ブレード）を備え、この風車の回転により発電する発電機、風車の指向方向を風上に合わせる回転機構等の重量物となるナセルが設置されている。また、安定して発電効率を高めるためには、ある程度強い風を受けることが必要となり、極力高位置に頂上部を位置させることが望ましい。すなわち、風車タワーでは、極力高位置まで頂上部を伸長させて、頂上部に重量物を支持する必要がある。この種の塔状構造物を建設するには、一般的に、大型クローラークレーンやモバイルクレーン（ティレインクレーン）等が使用される。

ところで、風力発電用の風車では発電効率を高めるために、前述したように、風車タワーの頂上部を極力高位置まで伸長させることが要求されており、例えば１００ｍを超える高さにナセルやブレード、ハブ等の風車本体を設置することが要求されている。しかも、高さが高くなると発電能力等が大きくなり、発電用機材が大型化して風車本体の重量が５０ｔ以上にもなる。１００ｍ級の風車を建設する場合には、現存のモバイルクレーンでは載荷重量が５０ｔ以上となると８０ｍ程度までしか荷揚げが困難となり、大型クローラークレーンが用いられる。

しかし、大型クローラークレーンでは塔状構造物の設置場所までの搬入路を確保することが困難である。特に、発電用風車の場合には、海岸や山間部に設置されることが多く、特に山間部に設置される風車の場合、搬入路の確保が不可能である。 このため、台車を分解して設置場所まで輸送する必要がある。また、大型クローラークレーンでは、ラチスブームを伸長させる構造であり、このラチスブームやキャタピラー（登録商標第２４４７４６号）をも解体した状態で設置場所まで輸送し、設置場所にて台車とラチスブーム、カウンタウェイト等を組み立てる必要がある。さらに、発電用風車を設置するスペースとしては、風車タワーを支持する基礎部分を配することができる大きさであれば十分であるが、ラチスブームを組み立てる場合には、これを地上で伸長させた状態として台車に取り付ける必要があるため、ラチスブームの組立・解体のためのスペースが発電用風車の設置スペースに比べてはるかに広くなってしまう。また、発電用風車を設置する場合には、複数基を並設することが一般的であり、大型クローラークレーンによる場合には、１基の建設が完了し、次に隣接する発電用風車を建設する場合であっても、ラチスブームを解体し、台車を移動させた後に再度ラチスブームを組み付けなければならず、作業が煩雑であり、ラチスブームの組立・解体のために工期を延長してしまうことなる。

近年では、高層の発電用風車の建設用として、種々のクレーンが開発されている。例えば、大型のアウトリガーを設ける構造として台車の幅員を小さくすることにより搬入路を確保できるようにしたクレーンがあるが、台車とラチスブーム、カウンタウェイト等の組立・解体は必要であり、作業の煩雑性は改善されていない。

ところで、限られたスペースや設置条件のもとにクレーンを設置できるようにした小型クレーン装置が特許文献１に開示されている。また、特許文献２には柱取付用小型クレーンの取付治具が開示されている。

特許第２６５５２３７号 特許第３５９０８５２号

前述した特許文献１及び特許文献２に開示された技術内容は、小型クレーンに関するものであり、塔状構造物のような大型の構造物を建設する場合に使用できるものではない。

また、前記モバイルクレーンでは、伸縮式のブーム、いわゆるテレスコピック式ブームを搭載しているものであるため、搬入路を確保しやすく、設置場所におけるブームの組立・解体の煩雑な作業を要せず、発電用風車を建設する場合には使い勝手が良いが、前述したように、８０ｍ以上の高層の発電用風車の建設には使用が困難である。

そこで、この発明は、搬入路の確保が容易であり、設置場所におけるブームの組立・解体を必要とせずに、高層の塔状構造物を建設することができる塔状構造物の建設方法および建設用クレーンを提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る塔状構造物の建設方法は、頂上部が上空の高位置まで伸長した支柱部を、複数に分割された支柱部材をクレーンにより吊り下げながら積み上げて建設する塔状構造物の建設方法において、前記クレーンを伸縮自在な脚部材の上部に設置し、前記脚部材と前記支柱部とを連繋させて、脚部材を支柱部に固定する連繋手段を有し、前記支柱部材を積み上げ、積み上げられた支柱部材の高さに応じて前記脚部材を伸長させ、積み上げられた支柱部材の上部と脚部材とを前記連繋手段で連繋させることを繰り返して支柱部を建設し、必要に応じて前記支柱部の頂上部に所望の構造物を前記クレーンにより設置することを特徴としている。

塔状構造物は、地上で組み立てたものを起立させる方法により建設される場合があるが、本発明は支柱部材を順次積み上げて支柱部を完成する建設方法に関するものである。支柱部材を順次積み上げるためには、支柱部材を空中に吊り上げる必要があり、クレーンが用いられる。このクレーンが設置された脚部材を、積み上げられた支柱部材に前記連繋手段を介して連繋させることにより、該脚部材を支柱部材に連繋させて固定する。このとき、脚部材が鉛直方向を指向する状態とする。支柱部材が積み上げられる毎に最上段の支柱部材の上部と脚部材とを前記連繋手段により連繋させて、次の支柱部材を積み上げる。次いで、脚部材を次に積み上げられる支柱部材の位置に応じた高さまで伸長させて、次の支柱部材を吊り下げて積み上げる。この作業を繰り返すことにより支柱部を建設する。そして、必要に応じて、この支柱部の頂上部に所望の構造物を設置する。

また、請求項２の発明に係る塔状構造物の建設方法は、前記脚部材を伸縮自在としたテレスコピック式として台車に搭載し、前記支柱部材の積み上げに応じて、前記テレスコピック式の脚部材を順次伸長させることを特徴としている。

前記脚部材は、支柱部材の積み上げられた高さに応じて鉛直方向に伸長させる必要があるから、簡便に伸長させることができるように、筒状の部材を入れ子式として伸縮式とされている、いわゆるテレスコピック式としたものである。また、台車に搭載されることにより、自走して塔状構造物の設置場所まで脚部材を移動させることができる。

また、請求項３の発明に係る塔状構造物の建設方法は、前記塔状構造物が発電用風車であり、前記支柱部の頂上部に設置する構造物がナセルやブレード等の発電用機材であることを特徴としている。

すなわち、発電用の風車を建設する方法としたものである。発電用風車では支柱部である風車タワーの頂上部にナセルやブレード等の発電用機材が設置されることから、建設された風車タワーの頂上部にこれらナセルやブレード等を、支柱部の建設に供したクレーンにより吊り下げて設置するようにしたものである。

また、この発明に係る塔状構造物の建設用クレーンは、頂上部が上空の高位置まで伸長した支柱部を、複数に分割された支柱部材を順次積み上げて建設する際に、該支柱部材を吊り下げる塔状構造物の建設用クレーンにおいて、前記クレーンを上部に設置する伸縮自在な脚部材と、前記脚部材を前記積み上げられた支柱部材に連繋させて、該脚部材を支柱部材に固定する連繋部材と、前記脚部材と支柱部材のそれぞれに設けた、前記連繋部材と係脱する係止部とからなり、支柱部材を積み上げる場合には、前記脚部材を伸長させながら、積み上げられた支柱部材と該脚部材とを前記連繋部材で連繋させることを繰り返して支柱部を建設することを特徴としている。

すなわち、塔状構造物の建設方法を実施するために適した建設用クレーンとして、前記支柱部と脚部材とを連繋し固定する前記連繋部材を、これら支柱部と脚部材とに設けた係止部と係脱させる係止部を設けた構造としたものである。これらの係止部に連繋部材を係合させた状態で、脚部材と支柱部とが連繋して、脚部材が支柱部に固定された状態となる。なお、脚部材は鉛直方向を指向させて伸長させる。

また、請求項５の発明に係る塔状構造物の建設用クレーンは、前記脚部材を伸縮自在としたテレスコピック式として台車に搭載し、前記支柱部の積み上げに応じて、前記テレスコピック式脚部材を順次伸長させることを特徴としている。

前記脚部材を伸縮自在なテレスコピック式としたものである。支柱部材の積み上げに応じて徐々に伸長させることにより、脚部材の上部に設けたクレーンで支柱部材を吊り下げることができる。また、台車に搭載させたことにより、自走して塔状構造物の設置場所まで移動させることができる。

また、請求項６の発明に係る塔状構造物の建設用クレーンは、前記塔状構造物が発電用風車であり、前記支柱部の頂上部に設置する構造物がナセルやブレード等の発電用機材であることを特徴としている。

発電用風車は風車タワーの頂上部に、ナセルやブレード等の発電用機材が設置された構造とされており、この発電用機材は極力高所に設置されることが発電効率を高める上で好ましいから、風車タワーの高さが大きくなる。この建設用クレーンを発電用風車の建設に使用するもので、風車タワーとクレーンが設けられた脚部材とを前記連繋部材で固定するようにしたものである。

この発明に係る塔状構造物の建設方法または建設用クレーンによれば、支柱部に脚部材を連繋させて固定することによるから、脚部材を安定させた状態として荷役作業を行わせることができる。支柱部は鉛直方向に伸長されるものであるから、脚部材も鉛直方向に伸長される。このため、脚部材に加えられる荷重としては座屈荷重が支配的になる。したがって、脚部材は座屈荷重に対抗させる強度を有する構造であれば良く、脚部材に加えられる転倒モーメントに対抗するために大掛かりのカウンターウェイトを必要とせず、クレーンの構造が簡単となる。しかも、支柱部に固定させることにより、脚部材を高所まで伸長させることができると共に、大きな重量の荷揚げを行うことができる。

また、請求項２の発明に係る塔状構造物の建設方法、または請求項５の発明に係る塔状構造物の建設用クレーンによれば、脚部材を収縮させた状態で台車に搭載できると共に、大型のカウンターウェイトを備える必要がない。このため、一般道を走行する規制を受けず、塔状構造物の建設場所までの搬入路を確保することが容易となる。

また、請求項３の発明に係る塔状構造物の建設方法、または請求項６の発明に係る塔状構造物の建設用クレーンによれば、発電用風車を建設する場合には、一般的にウィンドファームとして複数基の風車を並設して建設するが、これらの風車の建設に適したクレーンとすることができる。すなわち、１基の風車の建設が完了して次の風車の建設に移行する場合に、クレーンの解体・組立の作業が簡便となり、台車を走行させることにより移動させることができる。このため、この解体・組立のための作業時間を省略することにより、発電用風車の建設工期の短縮化を図ることができる。

また、モバイルクレーンとした場合に、搬入路の確保が容易であるから、既存の発電用風車の、例えばブレードを取り外してメンテナンスを行う場合に、風車の設置場所まで容易に搬入させることができる。しかも、風車タワーを利用してブームを伸長させた状態にできるので、メンテナンスを簡単にでき、作業時間を短縮することができる。

以下、好ましい実施形態として発電用風車を建設する場合を例示し、この発明に係る塔状構造物の建設方法および建設用クレーンを具体的に説明する。

図１に完成間近の発電用風車１の概略の斜視図を示してあり、支柱部である風車タワー２の頂上部に構造物としてナセル３が設置され、このナセル３から突出させた水平軸にブレード４を嵌着させようとしている状態を示している。このブレード４を吊り下げるためにクレーン５が用いられている。このクレーン５は脚部材10の上部に制御室６が取り付けられ、この制御室６内に駆動装置や制御装置、遠隔操作による指令を受ける受信装置等が収容されている。この制御室６からジブ７が伸長してその先端からワイヤ８が垂下し、該ワイヤ８の先端にフック９が止着されている。

前記脚部材10は、筒状部材が入れ子式に組み合わされて、筒状部材を順次引き出すことにより伸長し、収容させることにより収縮する、いわゆるテレスコピック式とされており、台車11に搭載されている。この台車11には、脚部材10とこの脚部材10の伸縮を行う駆動装置や制御装置等が搭載されている。また、後述するように脚部材10には荷揚による転倒モーメントが殆ど作用しないから、大型のカウンターウェイトは搭載されていない。

そして、前記風車タワー２と脚部材10とは適宜な位置にて、連繋部材としての連繋アーム12により連繋させることができるようにしてある。この連繋アーム12によりこれらを連繋させることにより、脚部材10が風車タワー２に固定された状態で支持されるようにしてある。なお、これら連繋アーム12を風車タワー２と脚部材10とに連繋させるためには、これら風車タワー２と脚部材10とのそれぞれに取付用ブラケット等を設けておくことが好ましい。また、脚部材10を入れ子式の構造とする場合には、脚部材10の側面に突出した部分を設けることができないため、例えば、筒状の脚部材10の壁部を貫通することがない雌ネジ部等を形成しておき、この雌ネジ部を利用して取付用ブラケットを着脱自在とする構造等としておくことができる。

この塔状構造物の建設用クレーンを用いて発電用風車の建設方法を説明する。発電用風車の建設場所へは台車11を自走させることにより搬入させる。すなわち、この台車11には、前述したように大型のカウンターウェイトを備えていないため、大型の台車11とならず、一般道を走行する規格とすることができ、建設場所まで自走させることができるものである。

前記台車11を建設すべき発電用風車の建設場所に設置する。前記脚部材10を起立させてその頂上部となる部分に前記クレーン５と制御室６とを取り付ける。この状態で、風車タワー２の最下段の支柱部材2aを図２に示すように、クレーン５で吊り下げて、所定の位置に設置する。この設置された支柱部材2aの上端部近傍と脚部材10とを連繋アーム12により連繋させる。これにより、最下位の支柱部材2aと脚部材10の最下段の部材とが連繋されると共に、脚部材10が支柱部材2aに固定された状態となる。次いで、図２に示すように、脚部材10の次の段10bを伸長させて、クレーン５にて次の段（二段目）の支柱部材2bを最下段の支柱部材2aに積み上げてこれらを一体的に固定する。次いで、図３に示すように、この二段目の支柱部材2bと脚部材10とを連繋アーム12で連繋させて、脚部材10を支柱部材2bに固定する。この脚部材10の伸長操作と、支柱部材の積み上げ作業、連繋アーム12による脚部材10の固定作業とを繰り返して風車タワー２を建設する。

建設された前記風車タワー２には、図１に示すように、脚部材10が連繋アーム12により固定された状態となり、この脚部材10は鉛直方向へ伸長している。なお、風車タワー２は強度が十分に設計されているため、脚部材10を連繋アーム12で固定したとしても損壊等のおそれがない。この風車タワー２の頂上部に、脚部材10の頂上部に設置されたクレーン５を用いてナセル３を設置する。また、ブレード４をクレーン５で吊り下げて、ナセル３から突出した水平軸に嵌合させる。なお、クレーン５の操作は地上から無線による遠隔操作で行う。ブレード４を吊り下げるときには、既にナセル３が設置されているため、このナセル３には作業員を配することができ、この作業員が遠隔操作の操作員に指示を行うことができる。

前述したように、脚部材10は連繋アーム12を介して風車タワー２に連繋して固定された状態となり、該脚部材10は鉛直方向に伸長した状態となる。このため、この脚部材10の頂上部のクレーン５で荷揚げをする場合には、脚部材10には座屈荷重が大きくなり、転倒モーメントが殆ど作用しない。このため、脚部材10に加えられる荷重に対抗するためのカウンターウェイトが大掛かりなものとならない。したがって、この建設用クレーンを用いる場合には、従来の大型クローラークレーンやモバイルクレーン（ティレインクレーン）等を使用する場合よりも高い塔状構造物の建設を行うことができる。しかも、台車に脚部材を搭載した状態で該台車を自走させることができるから、建設場所までの搬入路を容易に確保することができる。

この発明に係る塔状構造物の建設方法または建設用クレーンによれば、高層の構造物についても短時間で、しかも建設場所の周辺に広い空間を必要とせず建設することができ、このため、特にますます高層化する発電用風車の建設、あるいは既存の発電用風車の補修に寄与することができる。

この発明に係る建設方法および建設用クレーンにより、塔状構造物としての発電用風車を建設する状況を説明する図で、風車タワーの頂上部のナセルから突出した水平軸に、クレーンにより吊り下げたブレードを嵌合させる状態を示している。 この発明に係る建設方法による風車タワーの建設手順を説明する図で、風車タワーの最下段の支柱部材に二段目の支柱部材を積み上げる状態を示している。 この発明に係る建設方法による風車タワーの建設手順を説明する図で、風車タワーの支柱部材を順次積み上げる状態を示している。 この発明に係る塔状構造物の建設方法および建設用クレーンのための脚部材を台車に搭載した状態を説明する図である。

符号の説明

１ 発電用風車
２ 風車タワー（支柱部）
2a、…、2n 支柱部材
３ ナセル（構造物）
４ ブレード（構造物）
５ クレーン
６ 制御室
７ ジブ
８ ワイヤ
９ フック
10 脚部材
10a 脚部材の段
11 台車
12 連繋アーム

Claims (6)

1. 頂上部が上空の高位置まで伸長した支柱部を、複数に分割された支柱部材をクレーンにより吊り下げながら積み上げて建設する塔状構造物の建設方法において、
   前記クレーンを伸縮自在な脚部材の上部に設置し、
   前記脚部材と前記支柱部とを連繋させて、脚部材を支柱部に固定する連繋手段を有し、
   前記支柱部材を積み上げ、積み上げられた支柱部材の高さに応じて前記脚部材を伸長させ、
   積み上げられた支柱部材の上部と脚部材とを前記連繋手段で連繋させることを繰り返して支柱部を建設し、
   必要に応じて前記支柱部の頂上部に所望の構造物を前記クレーンにより設置することを特徴とする塔状構造物の建設方法。
2. 前記脚部材を伸縮自在としたテレスコピック式として台車に搭載し、前記支柱部材の積み上げに応じて、前記テレスコピック式の脚部材を順次伸長させることを特徴とする請求項１に記載の塔状構造物の建設方法。
3. 前記塔状構造物が発電用風車であり、前記支柱部の頂上部に設置する構造物がナセルやブレード等の発電用機材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の塔状構造物の建設方法。
4. 頂上部が上空の高位置まで伸長した支柱部を、複数に分割された支柱部材を順次積み上げて建設する際に、該支柱部材を吊り下げる塔状構造物の建設用クレーンにおいて、
   前記クレーンを上部に設置する伸縮自在な脚部材と、
   前記脚部材を前記積み上げられた支柱部材に連繋させて、該脚部材を支柱部材に固定する連繋部材と、
   前記脚部材と支柱部材のそれぞれに設けた、前記連繋部材と係脱する係止部とからなり、
   支柱部材を積み上げる場合には、前記脚部材を伸長させながら、積み上げられた支柱部材と該脚部材とを前記連繋部材で連繋させることを繰り返して支柱部を建設することを特徴とする塔状構造物の建設用クレーン。
5. 前記脚部材を伸縮自在としたテレスコピック式として台車に搭載し、前記支柱部の積み上げに応じて、前記テレスコピック式脚部材を順次伸長させることを特徴とする請求項４に記載の塔状構造物の建設用クレーン。
6. 前記塔状構造物が発電用風車であり、前記支柱部の頂上部に設置する構造物がナセルやブレード等の発電用機材であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の塔状構造物の建設用クレーン。

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