JP2011112044A - 風力タービン固定および吊り上げ装置、および水上移動式作業プラットフォーム - Google Patents
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Abstract
【課題】水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置を提供する。
【解決手段】扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置5とを備えており、扉状の設置フレームの梁には風力タービンタワーをクランプ締めする把持手段4が設けられ、風力タービン吊り上げ装置が扉状の設置フレームに固定され、この風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。把持手段が風力タービンのタワーを水平面でクランプ締めするとともに、風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを鉛直方向に拘束する。これにより、組み立てられた風力タービンを、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段と風力タービン吊り上げ装置を用いて、設置時の状態で固定する。
【選択図】図1
【解決手段】扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置5とを備えており、扉状の設置フレームの梁には風力タービンタワーをクランプ締めする把持手段4が設けられ、風力タービン吊り上げ装置が扉状の設置フレームに固定され、この風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。把持手段が風力タービンのタワーを水平面でクランプ締めするとともに、風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを鉛直方向に拘束する。これにより、組み立てられた風力タービンを、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段と風力タービン吊り上げ装置を用いて、設置時の状態で固定する。
【選択図】図1
Description
本発明は沖合の風力タービン設置技術に関し、特に水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置に関する。さらに本発明は、水上移動式作業プラットフォームに関する。
沖合風力発電技術は、適正な海域にある風力発電地帯に設置された一基以上の風力タービンによる、風力エネルギーから電気エネルギーへの変換に関する。概して風力タービンは、タワーと、ロータと、ナセルと、を備え、ナセルには、発電機と、ギアボックスと、主軸と、が設けられている。タワーの底部は風力発電地帯の風力タービン基礎に設置され、ロータおよびナセルは風力タービンタワーの頂部に設置される。風を受けることにより回転可能なロータがナセル内の発電機を駆動して電気エネルギーを発生させ、それにより風力エネルギーから電気エネルギーへの変換が達成される。
一般に、風力タービンの個々の部品は重い。例えば、風力タービンのナセルの総重量は300トンに達する。ギアボックス、ナセル内の発電機等の相対的に大型の部品は各々60トンに及ぶなど様々である。結果として、沖合風力発電地帯の建設においては所定の海域への風力タービンの設置が重要な位置を占めるようになってきた。
現在まで、風力発電地帯への風力タービンの設置には主に2つの解決方法がある。
第1の解決方法は、風力タービンを部品ごとに設置することである。まず、タワーや、ナセル、ブレードなどの風力タービン部品が組立ポートに運ばれる。次いでこれらの部品を輸送船により所定の沖合海域の風力発電地帯に輸送する。風力発電地帯では、水上移動式作業プラットフォームが基礎としての役割を果たし、ここで風力タービンの各々の部品が現場で吊り上げられて風力タービンが組み立てられる。この解決方法には次のような欠点がある:移動式の沖合作業プラットフォームの喫水は深く、潮間帯もしくは浅海域で作業することができない。さらに、現在の移動式沖合作業プラットフォームの脚部構造を泥状の沿岸で使用することは不可能である。
第2の解決方法は、風力タービンを一体化して設置することである。風力タービンをポートで組み立てた後、輸送船により所定の沖合海域の風力発電地帯に一体的に搬送する。次いでこの風力タービンを大型の海上船舶で吊り上げる。
第2の解決方法では、クレーン船の浮き方が安定しない。クレーン船の高くて長いブームを使用して風力タービンを吊り上げた場合、船体の揺れにより、風力タービンの揺れはさらにひどくなる。風力タービンが揺れ続けると、タワーの底部の設置部位を土台の設置場所へ位置合わせすることが難しくなるため、風力タービンの設置が非常に困難となる。風力タービン全体を吊り上げる際のクレーン船の安定性が極めて重要となるため、風力タービンは順風かつ海が穏やかである場合に限り設置されなければならず、換言すれば、作業時間は天候によって決まる。
また、大型の海上船舶は風力タービンの設置用途だけに限らないため、使用料やレンタル料が非常に高く、風力タービンの設置費用が嵩む。さらに、大型の海上船舶は喫水が深く潮間帯や浅海域での吊り上げに使用することができないため、この解決方法は設置場所により制限される。
本発明の目的は水上移動式作業プラットフォーム用に利用可能な風力タービン固定および吊り上げ装置を提供することである。まず、組み立てた風力タービンを水上移動式作業プラットフォーム上に設置時の状態で一体的に固定することができる。次いで、水上移動式作業プラットフォームを風力発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させたときに、風力タービン固定および吊り上げ装置を風力タービン基礎と位置合わせするように移動させて、風力タービンの設置を実現する。本発明のもう一つの目的は、水上移動式作業プラットフォームを提供することである。
本発明の第一の目的は、本発明は、水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置であって、扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置と、風力タービンのタワーをクランプ締めする把持手段と、を備え、前記扉状の設置フレームが、第1の脚部と、第2の脚部と、その第1の脚部と前記第2の脚部との間に固定された少なくとも一つの梁と、を含み、前記把持手段が、梁に配置されており、前記風力タービン吊り上げ装置が、前記扉状の設置フレームに固定されるとともに、その吊り上げ端部が前記風力タービンタワーに連結された、風力タービン固定および吊り上げ装置を提供する。
好ましくは、前記梁が、前記第1の脚部に連結された第1の梁部と、前記第2の脚部に連結された第2の梁部と、を備え、前記把持手段が、前記第1の梁部と、前記第2の梁部との間に配置される。
好ましくは、前記把持手段が、第1のバックル部材と、第2のバックル部材と、第3のバックル部材と、第4のバックル部材と、を備えるとともに、その各々がヒンジ端と、バックル端と、を有し、前記第1のバックル部材と前記第2のバックル部材のヒンジ端が前記第1の梁部の内側端部にヒンジで連結されるとともに、前記第3のバックル部材と前記第4のバックル部材のヒンジ端が前記第2の梁部の内側端部にヒンジで連結されており、前記第1のバックル部材と、前記第2のバックル部材と、前記第3のバックル部材と、前記第4のバックル部材の各々の外側に揺動機構が取り付けられるとともに、前記第1のバックル部材と、前記第2のバックル部材と、前記第3のバックル部材と、前記第4のバックル部材の各々の内側には、前記風力タービンタワーをクランプ締めするための支持機構が取り付けられており、互いに隣接するバックル部材のバックル端は、前記第1の梁部のバックル部材が、隣接する前記第2の梁部のバックル部材と係合されたのちにロック部材によりロックされる。
好ましくは、前記揺動機構により、前記第1のバックル部材と、前記第2のバックル部材と、前記第3のバックル部材と、前記第4のバックル部材と、の各々が、それぞれヒンジ端の周りを回動する。
好ましくは、前記支持機構は、様々な直径の風力タービンタワーに適合してクランプ締めすることができるように伸縮式である。
好ましくは、前記揺動機構は、油圧シリンダである。
好ましくは、前記支持機構は、油圧シリンダもしくは油圧−空気圧ばねである。
好ましくは、前記ロック部材は、ロックピンである。
好ましくは、2つの梁を備えるとともに、その各々の把持手段が垂直方向に揃えられる。
好ましくは、前記風力タービン吊り上げ装置が、前記梁もしくは前記第1または第2の脚部に固定された風力タービンホイストであり、前記風力タービンホイストのワイヤロープがタービンのタワーに連結される。
本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置は、扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置とを備えており、扉状の設置フレームの梁には風力タービンタワーをクランプ締めする把持手段が設けられ、風力タービン吊り上げ装置が扉状の設置フレームに固定され、この風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置は、水上移動式作業プラットフォームに用いることができる。把持手段が風力タービンのタワーを水平面でクランプ締めすることができると同時に、風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを鉛直方向に拘束することができる。それにより、組み立てられた風力タービンを、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段と風力タービン吊り上げ装置を用いて、風力タービンの設置時の状態で固定することができる。
風力タービンを設置する際、水上移動式作業プラットフォームを風力タービン発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させる。風力タービンが固定された風力タービン固定および吊り上げ装置は、風力タービン基礎に対応する場所へと動かされる。風力タービンタワーの基部の設置部位が風力タービン基礎の設置場所に位置合わせされる。風力タービンタワーの基部が、固定コネクタにより風力タービン基礎に固定される。把持手段および風力タービン吊り上げ装置が解放されて、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービンから離される。水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から離される。このように、風力タービンの設置作業が完了する。
このような構造を有する風力タービン固定および吊り上げ装置は、水上移動式作業プラットフォーム上に風力タービンを固定することができる。設置の際、風力タービンは風荷重に対する高い抵抗を有する。風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部における設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
本発明のもう一つの目的は、プラットフォーム本体と、上述した少なくとも一つの風力タービン固定および吊り上げ装置と、を備えた水上移動式作業プラットフォームを提供することであり、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が、前記プラットフォーム本体の上面に配置されるとともに、この風力タービン固定および吊り上げ装置は、駆動手段によって駆動されることにより、前記プラットフォーム本体に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能である。
好ましくは、前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の全長に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられており、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第1および第2の脚部の底面には、前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向レールに沿って移動可能である。
好ましくは、前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の長手方向に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられるとともに、前記風力タービン固定および吊り上げ装置と前記プラットフォーム本体との間にガイドトレイが配置され、このガイドトレイの底面には前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、そのガイドトレイの上面には前記プラットフォーム本体に沿って横方向に延びる横方向ガイドレールが設けられ、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第1および第2の脚部の底面には、前記横方向ガイドレールと適合する横方向レール溝が設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向もしくは横方向ガイドレールに沿って移動可能である。
好ましくは、前記駆動手段は、油圧シリンダである。
好ましくは、前記プラットフォーム本体が、少なくとも一つのアンカー・ウィンチを備える。
好ましくは、前記プラットフォーム本体の側部に対称的に配置された4つのアンカー・ウィンチを備える。
好ましくは、前記プラットフォーム本体の底部は平板的構造を有する。
好ましくは、前記プラットフォーム本体の側部に少なくとも一つのバケット状脚部が設けられる。
好ましくは、前記プラットフォーム本体上に設置されたプラットフォーム本体引き上げ手段をさらに備え、前記プラットフォーム本体引き上げ手段の引き上げ端部が前記バケット状脚部に連結される。
好ましくは、前記プラットフォーム本体の端部が、前記風力タービン基礎と嵌合する位置決め溝を備え、この位置決め溝は、前記風力タービン基礎と適合するように形成される。
好ましくは、前記プラットフォーム本体の両端部が、位置決め溝を備える。
好ましくは、2つ以上の喫水深さ調節手段が前記プラットフォーム本体の側部に対称的に配置されるように取り付けられる。
好ましくは、前記喫水深さ調節手段が、前記プラットフォーム本体の水線面積を調節するエアバッグと、前記エアバッグの膨張および収縮を調節する膨張装置と、前記エアバッグに連結されてこのエアバッグの伸展および縮小を調節する伸縮機構と、前記伸縮機構を前記プラットフォーム本体に固定する固定ホルダと、を備える。
好ましくは、前記伸縮機構のマニピュレーティングデバイスが、オイルシリンダ、空気シリンダ、もしくは電気プッシュ・ロッドのうちの一つから選択されるとともに、前記伸縮機構が、連続的に接続された複数の伸縮ユニットを備え、これらの伸縮ユニットは、平行四辺形型の四棒機構式の伸縮部分である。
好ましくは、前記プラットフォーム本体が、自航用の動力装置を備えるか、もしくは、こうした動力装置を備えずに曳航船により牽引される。
水上移動式作業プラットフォームには、駆動手段によって駆動されることにより、プラットフォーム本体に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能な、前述の風力タービン固定および吊り上げ装置が装備されている。風力タービンタワー、インペラ、ナセルなどのコンポーネントがドックで一体型の風力タービンに組み立てられる。風力タービンタワーの底部が下を向き、風力タービンタワーが垂直な状態となるように風力タービンをプラットフォーム本体の上面まで吊り上げるのに吊り上げ手段が用いられる。風力タービン固定および吊り上げ装置により風力タービンを水平面に垂直方向に固定するように、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段が風力タービンタワーをしっかりと固定し、風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。水上移動式作業プラットフォームが沖合の風力発電地域に輸送され、この水上移動式作業プラットフォームの端部が発電地域のタービン基礎と位置合わせされる。風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを目標の高さに吊り上げる。風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービン基礎の風力タービン設置位置に移されて、風力タービンの底部の設置部位が風力タービン基礎の設置位置と位置合わせされる。風力タービン吊り上げ装置により風力タービンが風力タービン基礎の上に下ろされ、設置ボルトにより風力タービン基礎に連結される。次いで把持手段と風力タービン吊り上げ装置が解放され、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービンから取り外されて、水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から取り外される。これにより、風力タービンの設置作業が達成される。
こうした構造を有する水上移動式作業プラットフォームは、風力タービン固定および吊り上げ装置を用いて、風力タービンを風力タービン固定および吊り上げ装置とともに縦方向および横方向に移動させながら固定することができる。こうした移動式沖合作業プラットフォームは、風力タービンを輸送するだけでなく、風力タービンを設置するための作業台としての役割も果たす。風力タービンの設置の際、風力タービンは風力タービン固定および吊り上げ装置により固定され、これにより相対的に大きい風荷重に耐えることができる。さらに、風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部の設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
本発明の第一の鍵は、水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置を提供することである。まず、組み立てた風力タービンを水上移動式作業プラットフォーム上に設置時の状態で一体的に固定することができる。次いで、水上移動式作業プラットフォームを風力発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させたときに、風力タービン固定および吊り上げ装置を風力タービン基礎と位置合わせするように移動させて、風力タービンの設置を実現する。本発明の第二の鍵は水上移動式作業プラットフォームを提供することである。
本発明を以下に添付の図面を参照しながら詳述する。以下の記載は単なる説明のための例示に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものでないことを理解されたい。
図1は、本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置の実施例の構造を概略的に示したものである。
図1に示すように、本発明の実施例の風力タービン固定および吊り上げ装置が、扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置5と、風力タービン6のタワーをクランプ締めする把持手段4と、を備え、扉状の設置フレームが、第1の脚部1と、第2の脚部2と、第1の脚部と第2の脚部との間に固定された少なくとも一つの梁3と、を有し、把持手段4は梁3に配置されており、風力タービン吊り上げ装置5は扉状の設置フレームに固定されているとともに、その吊り上げ端部で風力タービンタワーに連結されている。
図1に示す実施例では、2つの梁3を有し、それぞれに把持手段4が設けられている。これら2つの梁3は風力タービン6をしっかりと固定することができ、風力タービン6の設置を容易にするとともに扉状の設置フレームがさほど複雑にならない。
好ましい解決方法では、梁3の各々の把持手段4は、風力タービン6を設置状態に保つ、すなわち風力タービン6の風力タービンタワーを垂直に保つように、それぞれ垂直方向に揃えられる。
しかしながら、1つまたは複数の梁3を用いてもよく、すなわち、梁の数は実際の要求に応じて異なりうる。
特に梁3は、第1の脚部1に関連する第1の梁部3−1と、第2の脚部に関連する第2の梁部3−2と、を備える。第1の梁部3−1と、第2の梁部3−2と、の間に把持手段が設置される。
図2は把持手段の開いた状態を概略的に示し、図3は把持手段の構造の閉じた状態を概略的に示す。
図2,3に示すように、把持手段4は、第1のバックル部材4−1と、第2のバックル部材4−2と、第3のバックル部材4−3と、第4のバックル部材4−4と、を備え、その各々がヒンジ端とバックル端とを有する。第1のバックル部材4−1と第2のバックル部材4−2のヒンジ端が、ともに第1の梁部3−1の内側端部にヒンジで連結されており、第3のバックル部材4−3と第4のバックル部材4−4のヒンジ端が、第2の梁部3−2の内側端部にヒンジで連結されている。第1のバックル部材4−1と、第2のバックル部材4−2と、第3のバックル部材4−3と、第4のバックル部材4−4の各々の外側に揺動機構4−5が配置される。揺動機構4−5の揺動により、第1のバックル部材4−1と、第2のバックル部材4−2と、第3のバックル部材4−3と、第4のバックル部材4−4とが、開閉するように各々のピボット端の周りを回動する。第1のバックル部材4−1と、第2のバックル部材4−2と、第3のバックル部材4−3と、第4のバックル部材4−4の各々の内側に支持機構4−6が配置される。支持機構が圧縮されたときに様々な直径の風力タービンタワーが把持手段によりしっかりとクランプ締めされるように、これらの支持機構4−6は伸縮式である。揺動機構4−5は、第1の梁部3−1のバックル部材を駆動して、隣接する第2の梁部3−2のバックル部材と係合させる、すなわち、第1のバックル部材4−1は第3のバックル部材4−3と係合し、第2のバックル部材4−2は第4のバックル部材4−4と係合する。第1のバックル部材4−1、第2のバックル部材4−2、第3のバックル部材4−3、および第4のバックル部材4−4が互いに係合するとき、第1のバックル部材4−1と第3のバックル部材4−3のバックル端、ならびに第2のバックル部材4−2と第4のバックル部材4−4のバックル端は、それぞれ、ロック部材4−7によりロックされる。
特定の解決方法では、揺動機構4−5は油圧シリンダであり、支持機構4−6は油圧シリンダもしくは油圧−空気圧ばねであり、ロック部材4−7はロックピンである。
本発明の把持手段4は風力タービン6のタワーのクランプ締めに用いられる。風力タービンタワーは、把持手段4によりデッドロックされてもデッドロックされなくてもよく、換言すれば、把持手段4によりクランプ締めされているときに風力タービンタワーは回転してもよい。
風力タービン吊り上げ装置5は風力タービンホイストでもよい。特に、風力タービンホイストは梁3に固定されてもよく、第1の脚部1もしくは第2の脚部2に固定されてもよい。風力タービンホイストのワイヤロープが風力タービン6のタワーに連結される。風力タービンホイストはワイヤロープを締めるもしくは解放することにより風力タービンを引き上げたり下げたりすることができる。ワイヤロープが締め付けられたとき、風力タービンは垂直方向に拘束される。
以下に本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置の技術的効果について述べる。
本発明の風力タービン固定および吊り上げ装置を水上移動用作業プラットフォーム用に用いることができる。把持手段4は風力タービン6のタワーを水平面にクランプ締めすることが可能であるのに対し、風力タービン吊り上げ装置5は風力タービン6を垂直方向に拘束することが可能である。これにより、組み立てられた風力タービン6を、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段4および風力タービン吊り上げ装置5により、設置状態で固定することができる。
風力タービンを設置する際、水上移動式作業プラットフォームを風力タービン発電地帯の風力タービン基礎位置に移動させる。風力タービン6が固定された風力タービン固定および吊り上げ装置は風力タービン基礎に対応する場所へと動かされる。風力タービンタワーの基部の設置部位が風力タービン基礎の設置場所に位置合わせされる。風力タービンタワーの基部が、固定コネクタにより風力タービン基礎に固定される。把持手段4および風力タービン吊り上げ装置5が解放されて、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービン6から離される。水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から離される。このように、風力タービン6の設置作業が完了する。
このような構造を有する風力タービン固定および吊り上げ装置は、水上移動式作業プラットフォームに風力タービンを固定することができる。設置の際、風力タービンは風荷重に対する高い抵抗を有する。風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部の設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
さらに本発明は、以下に詳述する水上移動式作業プラットフォームを提供する。
図4は、本発明の水上移動式作業プラットフォームの実施例の構造を概略的に示す。図5は、水上移動式作業プラットフォームの正面図の構造を概略的に示す。図6は、図4の水上移動式作業プラットフォームの上面図の構造を概略的に示す。図7は、図4の水上移動式作業プラットフォームの左側面図の構造を概略的に示す。
本発明の実施例の水上移動式作業プラットフォームは、プラットフォーム本体11と、プラットフォーム11の上面に配置された少なくとも一つの風力タービン固定および吊り上げ装置と、を備える。駆動手段によって駆動されることにより、風力タービン固定および吊り上げ装置はプラットフォーム本体11に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能である。ここで風力タービン取り付けおよび吊り上げ装置については前述の実施例で述べているため、繰り返し説明しない。
特定の実施例では、本発明の実施例の水上移動式作業プラットフォームが、プラットフォーム本体11の長手方向に沿った端部の各々に、それぞれ、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12と、第2の風力タービン固定および吊り上げ装置13と、を備える。第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12、および第2の風力タービン固定および吊り上げ装置13は、プラットフォーム本体11に沿って横切るように配置される。第1の風力タービン17、および第2の風力タービン18は、ぞれぞれ、第1の風力タービン取り付けおよび吊り上げ装置12、および第2の風力タービン固定および吊り上げ装置13に固定される。
説明の便宜上、本発明の実施を説明する例として、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12のみについて説明する。
好ましい解決方法では、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12をプラットフォーム本体11に沿って長手方向もしくは横方向に移動させるように、プラットフォーム11の上面には、プラットフォーム本体11に沿って長手方向に延びる長手方向ガイドレール11−3が設けられている。第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12とプラットフォーム本体11との間にはガイドトレイ19が配置される。図8に示すように、ガイドトレイ19の底部には長手方向ガイドレール11−3と適合する長手方向ローラ(図示せず)が設けられている。ガイドトレイ19の上面には横方向ガイドレール19−1が設けられる。第1の風力タービン固定および吊り上げ装置の第1および第2の脚部の底面には横方向ガイドレール19−1と適合する横方向ローラが設けられている。駆動手段によって駆動されることにより、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12はガイドトレイ19の横方向ガイドレール19−1に沿って可動し、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12を運ぶガイドトレイ19は長手方向ガイドレール11−3に沿って可動する。
第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12を横方向ガイドレール19に沿って駆動させる駆動手段は駆動モータでよい。
第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12を運ぶガイドトレイ19を長手方向ガイドレール11−3に沿って駆動させる駆動手段は駆動モータでもよい。
更なる解決方法では、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12を横方向ガイドレール19−1に沿って駆動させる駆動手段は、プラットフォーム本体11に沿って横方向に配置された油圧シリンダでもよい。油圧シリンダにより、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12を任意の横方向位置に停止させてロックすることができる。したがって、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12の横方向移動の精度や安全性を向上させる。
ガイドトレイ19および第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12を長手方向ガイドレール11−3に沿って駆動させる駆動手段は、プラットフォーム本体11に沿って長手方向に配置された油圧シリンダでもよい。油圧シリンダにより、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12を任意の長手方向位置に停止させてロックすることができ、これにより、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12の長手方向移動の精度や安全性を向上させる。
好ましい解決方法では、プラットフォーム本体11の両端部には風力タービン基礎に対して位置決めを行うための位置決め溝が設けられており、この位置決め溝は、タービン基礎の位置決め溝と適合するように形成されている。このように、プラットフォーム本体11の両端部を風力発電地帯の風力タービン基礎に対して正確に位置決めすることができ、風力タービン固定および吊り上げ装置を風力タービン基礎の風力タービン設置場所に正確に移動させることができる。
特定の実施例では、第1の位置決め溝11−1および第2の位置決め溝11−2が、それぞれ、プラットフォーム本体11の両端部の各々に設けられる。第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12と、第2の風力タービン固定および吊り上げ装置13と、の両方をプラットフォーム本体11の上面に配置する場合、風力タービンを、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12、および第2の風力タービン固定および吊り上げ装置13によって設置する際に、これらの風力タービンを風力タービン基礎に対して正確に位置決めすることができる。風力タービン固定および吊り上げ装置をプラットフォーム本体11の上面に一つだけ配置する場合、この風力タービン固定および吊り上げ装置により、プラットフォーム本体11のどちらの端部からでも風力タービンを設置してよく、これによりプラットフォーム11の動作を容易にする。
風力タービン基礎の設置場所に対する、風力タービンタワーの底部の設置部位の横方向位置合わせが、位置決め溝あるいはその他の位置合わせ手段により実現される場合、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12とプラットフォーム本体11との間のガイドトレイ19は必要ないであろう。プラットフォーム本体11の上面には、その全長に亘って延びる長手方向ガイドレールが設けられる。第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12の第1および第2の脚部の底面には長手方向ガイドレールと適合する長手方向レール溝が設けられる。駆動手段によって駆動されることにより、第1の風力タービン固定および吊り上げ装置12は長手方向レールに沿って移動可能である。
プラットフォーム本体が様々な水深に適応できるようにするために、好ましい解決方法では、2基以上の喫水深さ調節手段20がプラットフォーム本体11の側部に取り付けられ、かつ対称的に配置される。
特定の実施例では、喫水深さ調節手段20が、プラットフォーム本体の水線面積を調節するエアバッグ20−4と、エアバッグの膨張および収縮を調節する膨張装置20−1と、エアバッグに連結されてこのエアバッグの伸展および縮小を調整する伸縮機構20−3と、伸縮機構をプラットフォーム本体に固定する固定ホルダ20−2と、を備える。伸縮機構20−3のマニピュレーティングデバイスは、オイルシリンダ、空気シリンダ、もしくは電気プッシュ・ロッドのうちの一つから選択される。伸縮機構20−3は、連続的に接続された複数の伸縮ユニットを備える。伸縮ユニットは平行四辺形型の四棒機構式の伸縮部分である。
通常の航行中、エアバッグ20−4が収縮されて折り畳まれた状態に保たれるように(図11に示すように)伸縮機構20−3が引き込まれ、プラットフォーム本体11は通常の船舶喫水深さで航行する。このとき、航行時の抵抗が低減するため、水上の作業プラットフォームは高速で航行することができる。水上の作業プラットフォームが浅瀬地帯に到達すると、伸縮機構20−3が(図11に示すように)延びてエアバッグ20−4を膨らませ、このエアバッグが水面と接触して浮力を増加させる浮体となる。このとき、浮力は水面上の作業プラットフォーム全体の重量よりも大きく、浮力がプラットフォームの重量と等しくなるまでプラットフォームが上方に動く。平衡に達した後、プラットフォーム本体11の水線面積が大きくなるため、それに応じてプラットフォームの喫水深さが減少する。エアバッグの膨張率が高いため、プラットフォーム本体11の水線面積は著しく増大する。これにより、船体の喫水深さが同様に著しく減少して沖合の浅瀬地帯への航行条件を満たす。
好ましい解決方法では、概略位置合わせ用に、プラットフォーム本体11が少なくとも1つのアンカー・ウィンチを備える。
さらに好ましい解決方法では、プラットフォーム本体11の側部に対称的に配置された4つのアンカー・ウィンチを有する。アンカー・ウィンチはプラットフォーム本体11を上下揺れした状態で縦方向および横方向に概略位置決めする。
本発明の水上移動式作業プラットフォームを泥状の沿岸の潮間帯もしくは沿岸地域で利用できるようにするため、好ましい解決方法では、プラットフォーム本体11の底部は平板的構造を有する。浅水域に乗り上げることが可能な平底構造を有するプラットフォーム本体により、移動式作業プラットフォームを泥状の潮間帯もしくは沿岸地域で使用することができる。
好ましい解決方法では、本発明の水上移動式作業プラットフォームを水深の深い海域もしくは荒波の中で作業できるようにするために、プラットフォーム本体11の側部には、図9に示す、少なくとも一つのバケット状脚部15が設けられている。バケット状脚部15は上端が閉じているとともに下端が開いた逆向きの樽状構造を示す。プラットフォーム本体11の両側に複数のバケット状脚部15を配置することができる。水深が深く波が荒いとき、空気および水の抜き取り(air and water extraction)によりバケット状脚部15が減圧されて、内部に負圧を形成させる。そのとき負圧によりバケット状脚部が海底に沈みこみ、それらのバケット状脚部15によりプラットフォーム本体11が固定される。バケット状脚部15を引き込むためには、空気膨張および注水によりバケット状脚部15内に正圧が形成されて、バケット状脚部15が滑らかに上昇する。
バケット状脚部がプラットフォーム本体11を固定するように採用されたとき、潮汐干満差が比較的大きい場合、プラットフォーム本体11の安定性ならびに荒波に対する抵抗力を向上させるようにプラットフォーム本体引き上げ手段がさらに配置される。プラットフォーム本体引き上げ手段がプラットフォーム本体11上に設置され、プラットフォーム本体引き上げ手段の引き上げ端部がバケット状脚部15に連結される。潮汐干満差の大きいとき、プラットフォーム本体11はプラットフォーム引き上げ手段により水面より上の一定の高さまで引き上げられる。それにより、潮汐干満差の結果として生じる水位の変化に起因する不安定さからプラットフォーム本体11を保護し、プラットフォーム11の荒波に対する抵抗性が高められる。
本発明の水上移動式作業プラットフォームは曳航船16により風力発電地帯のある海域まで曳航されてもよく、あるいはプラットフォームを風力発電地帯のある海域まで駆動する動力手段を水上移動式作業プラットフォームに設けてもよい。本発明ではこれについて限定しない。
水上移動式作業プラットフォームの作業原理を以下に説明する。
風力タービンタワー、インペラ、ナセルなどのコンポーネントがドックで一体化されて風力タービンに組み立てられる。風力タービンタワーの底部が下を向き、風力タービンタワーが垂直な状態となるようにこの風力タービンをプラットフォーム本体11の上面まで吊り上げるのに吊り上げ手段が用いられる。風力タービン固定および吊り上げ装置により風力タービンを水平面に垂直方向に固定するように、風力タービン固定および吊り上げ装置の把持手段が風力タービンタワーをしっかりと固定し、風力タービン吊り上げ装置の吊り上げ端部が風力タービンタワーに連結される。
曳航船16が水上移動式作業プラットフォームを沖合の風力発電地帯に輸送する。アンカー・ウィンチ14が錨を下ろし、プラットフォーム本体11の位置決め溝が、風力タービン基礎に対して上下揺れした状態で概略的に位置合わせされる。水位が浅い場合、乗り上げるプラットフォーム本体11の平底構造はプラットフォーム11の安定した位置合わせを保証するものである。水位が深く荒波である場合、プラットフォーム本体11の側面の複数のバケット状脚部15が海底に沈みこむ。プラットフォーム本体11がしっかりと位置合わせされるように、水平面より上のプラットフォーム本体11の高さがプラットフォーム本体引き上げ手段により上昇する。水位が深く波が弱い場合、プラットフォーム本体11は単に揺れにより安定する。
プラットフォーム本体11がしっかりと位置合わせされた後、風力タービン吊り上げ装置が風力タービンを目標の高さに吊り上げる。風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービン基礎の風力タービン設置位置へと駆動され、風力タービンタワーの底部の設置部位の中心を風力タービン基礎の設置位置の中心に正確に位置合わせするように、風力タービン固定および吊り上げ装置は駆動手段により縦方向および横方向に移動可能である。風力タービンタワーの底部のボルト孔を風力タービン基礎のボルト孔に対して正確に位置決めする力により、風力タービンおよび把持手段は相対的に回転する。風力タービン吊り上げ装置により風力タービンが風力タービン基礎の上に下ろされ、設置ボルトにより風力タービン基礎に連結される。これにより、風力タービンが設置される。次いで把持手段と風力タービン吊り上げ装置が解放され、風力タービン固定および吊り上げ装置が風力タービンから取り外されて、水上移動式作業プラットフォームが風力発電地域から取り外される。これにより、風力タービンの設置作業が達成される。
こうした構造を有する水上移動式作業プラットフォームは、風力タービン固定および吊り上げ装置を用いて、風力タービンを風力タービン固定および吊り上げ装置とともに縦方向および横方向に移動させながら固定することができる。こうした移動式沖合作業プラットフォームは風力タービンを輸送するだけでなく、風力タービンを設置するための作業台としての役割も果たす。風力タービンの設置の際、風力タービンは風力タービン固定および吊り上げ装置により固定され、これにより相対的に大きい風荷重に耐えることができる。さらに、風力タービンの比較的低い固定位置により、船体の揺れにより風力タービンの揺れがさらに酷くなるという影響が低減される。風力タービンが揺れにくいため、風力タービンタワーの底部における設置部位を風力タービン基礎の設置位置に正確に位置合わせすることが可能となり、これにより設置を容易にする。さらに、大型のクレーン船をレンタルする必要がないため、設置費用が軽減される。水上移動式作業プラットフォームは喫水の深さに制限されず、従って、様々な海域での風力タービン設置に適用することができる。
上記の実施例では、水上移動式作業プラットフォームは、主に泥状の沿岸の潮間帯、沿岸地域、および深海底帯で使用される。しかしながら、本発明は適用地域に制限をもたない。実際には、水上移動式作業プラットフォームは、内部流域の河川や内陸の湖などにも適用しうる。
本発明の好ましい実施例のみを例示したが、当業者にとって、種々の修正および変形例が本発明の真意を逸脱することなくなされ、それらの修正および変形例が本発明の保護範囲に含まれることを理解されたい。
1…第1の脚部
2…第2の脚部
3…梁
3−1…第1の梁部
3−2…第2の梁部
4…把持手段
4−1…第1のバックル部材
4−2…第2のバックル部材
4−3…第3のバックル部材
4−4…第4のバックル部材
4−5…揺動機構
4−6…支持機構
4−7…ロック部材
5…風力タービン吊り上げ装置
6…風力タービン
11…プラットフォーム本体
11−1…第1の位置決め溝
11−2…第2の位置決め溝
11−3…長手方向ガイドレール
12…第1の風力タービン固定および吊り上げ装置
13…第2の風力タービン固定および吊り上げ装置
14…アンカー・ウィンチ
15…バケット状脚部
16…曳航船
17…第1の風力タービン
18…第2の風力タービン
19…ガイドトレイ
19−1…横方向ガイドレール
20…喫水深さ調節手段
20−1…膨張装置
20−2…固定ホルダ
20−3…伸縮機構
20−4…エアバッグ
2…第2の脚部
3…梁
3−1…第1の梁部
3−2…第2の梁部
4…把持手段
4−1…第1のバックル部材
4−2…第2のバックル部材
4−3…第3のバックル部材
4−4…第4のバックル部材
4−5…揺動機構
4−6…支持機構
4−7…ロック部材
5…風力タービン吊り上げ装置
6…風力タービン
11…プラットフォーム本体
11−1…第1の位置決め溝
11−2…第2の位置決め溝
11−3…長手方向ガイドレール
12…第1の風力タービン固定および吊り上げ装置
13…第2の風力タービン固定および吊り上げ装置
14…アンカー・ウィンチ
15…バケット状脚部
16…曳航船
17…第1の風力タービン
18…第2の風力タービン
19…ガイドトレイ
19−1…横方向ガイドレール
20…喫水深さ調節手段
20−1…膨張装置
20−2…固定ホルダ
20−3…伸縮機構
20−4…エアバッグ
Claims (25)
- 水上移動式作業プラットフォーム用の風力タービン固定および吊り上げ装置であって、
扉状の設置フレームと、風力タービン吊り上げ装置と、風力タービンのタワーをクランプ締めする把持手段と、を備え、
前記扉状の設置フレームが、第1の脚部と、第2の脚部と、前記第1の脚部と前記第2の脚部との間に固定された少なくとも一つの梁と、を含み、前記把持手段が、前記梁に配置されており、前記風力タービン吊り上げ装置が、前記扉状の設置フレームに固定されるとともに、その吊り上げ端部が前記風力タービンタワーに連結されることを特徴とする風力タービン固定および吊り上げ装置。 - 前記梁が、前記第1の脚部に連結された第1の梁部と、前記第2の脚部に連結された第2の梁部と、を備え、前記把持手段が、前記第1の梁部と、前記第2の梁部との間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 前記把持手段が、第1のバックル部材と、第2のバックル部材と、第3のバックル部材と、第4のバックル部材と、を備えるとともに、その各々がヒンジ端と、バックル端と、を有し、前記第1のバックル部材と前記第2のバックル部材のヒンジ端が前記第1の梁部の内側端部にヒンジで連結されるとともに、前記第3のバックル部材と前記第4のバックル部材のヒンジ端が前記第2の梁部の内側端部にヒンジで連結されており、前記第1のバックル部材と、前記第2のバックル部材と、前記第3のバックル部材と、前記第4のバックル部材の各々の外側に揺動機構が取り付けられるとともに、前記第1のバックル部材と、前記第2のバックル部材と、前記第3のバックル部材と、前記第4のバックル部材の各々の内側には、前記風力タービンタワーをクランプ締めするための支持機構が取り付けられており、互いに隣接するバックル部材のバックル端は、前記第1の梁部のバックル部材が、隣接する前記第2の梁部のバックル部材と係合されたのちにロック部材によりロックされることを特徴とする請求項2に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 前記揺動機構により、前記第1のバックル部材と、前記第2のバックル部材と、前記第3のバックル部材と、前記第4のバックル部材と、の各々が、それぞれヒンジ端の周りを回動することを特徴とする請求項3に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 前記支持機構は、様々な直径の風力タービンタワーに適合してクランプ締めすることができるように伸縮式であることを特徴とする請求項3に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 前記揺動機構が、油圧シリンダであることを特徴とする請求項3に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 前記支持機構が、油圧シリンダもしくは油圧−空気圧ばねであることを特徴とする請求項3に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 前記ロック部材が、ロックピンであることを特徴とする請求項3に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 2つの梁を備え、その各々の把持手段が垂直方向に揃えられることを特徴とする請求項1に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- 前記風力タービン吊り上げ装置が、前記梁もしくは前記第1または第2の脚部に固定された風力タービンホイストであり、前記風力タービンホイストのワイヤロープが前記タービンのタワーに連結されることを特徴とする請求項1に記載の風力タービン固定および吊り上げ装置。
- プラットフォーム本体と、請求項1〜10のいずれかに記載の少なくとも一つの風力タービン固定および吊り上げ装置と、を備えた水上移動式作業プラットフォームであって、
前記風力タービン固定および吊り上げ装置が、前記プラットフォーム本体の上面に配置されるとともに、この風力タービン固定および吊り上げ装置は、駆動手段によって駆動されることにより、前記プラットフォーム本体に沿って長手方向もしくは横方向に移動可能であることを特徴とする水上移動式作業プラットフォーム。 - 前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の全長に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられるとともに、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第1および第2の脚部の底面には、前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向レールに沿って移動可能であることを特徴とする請求項11に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体の前記上面には、該プラットフォーム本体の長手方向に沿って延びる長手方向ガイドレールが設けられるとともに、前記風力タービン固定および吊り上げ装置と前記プラットフォーム本体との間にガイドトレイが配置され、このガイドトレイの底面には前記長手方向ガイドレールと適合する長手方向ローラが設けられており、そのガイドトレイの上面には前記プラットフォーム本体に沿って横方向に延びる横方向ガイドレールが設けられ、前記風力タービン固定および吊り上げ装置の第1および第2の脚部の底面には、前記横方向ガイドレールと適合する横方向ローラが設けられており、駆動手段によって駆動されることにより、前記風力タービン固定および吊り上げ装置が前記長手方向もしくは横方向ガイドレールに沿って移動可能であることを特徴とする請求項11に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記駆動手段は、油圧シリンダもしくは駆動モータであることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体が、少なくとも一つのアンカー・ウィンチを備えることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体の側部に対称的に配置された4つのアンカー・ウィンチを備えることを特徴とする請求項15に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体の底部が平板的構造を有することを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体の側部に少なくとも一つのバケット状脚部が設けられることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体上に設置されたプラットフォーム本体引き上げ手段をさらに備え、前記プラットフォーム本体引き上げ手段の引き上げ端部が前記バケット状脚部に連結されることを特徴とする請求項18に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体の端部が、前記風力タービン基礎と嵌合する位置決め溝を備え、この位置決め溝は、前記風力タービン基礎と適合するように形成されることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体の両端部が、位置決め溝を備えることを特徴とする請求項20に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 2つ以上の喫水深さ調節手段が前記プラットフォーム本体の側部に取り付けられるとともに、対称的に配置されることを特徴とする請求項11に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記喫水深さ調節手段が、前記プラットフォーム本体の水線面積を調節するエアバッグと、前記エアバッグの膨張および収縮を調節する膨張装置と、前記エアバッグに連結されてこのエアバッグの伸展および縮小を調節する伸縮機構と、前記伸縮機構を前記プラットフォーム本体に固定する固定ホルダと、を備えることを特徴とする請求項22に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記伸縮機構のマニピュレーティングデバイスが、オイルシリンダ、空気シリンダ、および電気プッシュ・ロッドのうちの一つから選択されるとともに、前記伸縮機構が、連続的に接続された複数の伸縮ユニットを備え、これらの伸縮ユニットは、平行四辺形型の四棒機構式の伸縮部分であることを特徴とする請求項23に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
- 前記プラットフォーム本体が、自航用の動力装置を備えるか、もしくは、こうした動力装置を備えずに曳航船により牽引されることを特徴とする請求項11に記載の水上移動式作業プラットフォーム。
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