JP2017503094A - 鞍状座部・フックシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、洋上風力タービン基礎用に杭をアペンディングする杭アペンディングシステムに関する。このシステムは、杭の外壁に係合する座部を有する枢動可能な杭支持フレームであり、アペンディング中に座部が杭を支持できるように支持フレーム回転軸線を中心に枢動可能である杭支持フレームと、アペンディング中に杭の外側端部を支持するための吊上部材が設けられた外側端部を有するケーブルを備えるケーブルシステムと、使用時に外側に延びるとともにケーブルシステムの吊上部材を支持するためのフレーム部材を備える外側支持システムとを備え、杭が座部に沿って長手方向に動く際に杭が吊上部材に係合し得るように吊上部材を座部から所定の距離を置き座部と位置合わせされた状態で配設するためにフレーム部材が支持フレーム回転軸線に対して横向きに延びるよう外側支持システムが杭支持フレームに配設されている。【選択図】図１

Description

杭アペンディングシステム（ｐｉｌｅ ｕｐｅｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）および洋上風力タービンの基礎用に単一杭をアペンディングするための方法に関する。

英国特許第２２２６５３９号明細書は、クレーンのうちの一方がスリングを介して杭の一端部に接続され、クレーンのうちの他方がスリングを介して杭における２つの離間した接続点に接続されるがその作用線がスリングと比較して重心（ｃ）の反対側にある、２つのクレーンを使用して杭がアペンディングされる、洋上建設作業用のシステムを開示している。スプレッダバーは、アペンディング中に接続点間の距離間隔を維持する。スリングは、両方のスリングがアペンディング中に杭の荷重を均等に分担するようにシーブに巻き掛けられ、アペンディングは、一方のスリングを他方のスリングに対して上昇または下降させることにより達成される。その３点リフト構成は、過度の曲げ応力が杭にかかるのを回避する。

杭が周囲で傾く支持体に杭の外側端部が載置される杭を洋上でアペンディングすることが知られている。アペンディング中に、外側端部は、フックが設けられたケーブルにより支持される。

風力タービンを支持するためなどの、単一杭は、最大で４〜６メートルなどの大きな直径を有しかつ数百トンの重量を有し得る。これらの杭は、杭の製造現場から例えば風力タービン施設に、水平姿勢で搬送される。これらの杭は最終的に垂直姿勢で使用される。それゆえ、これらの杭は、現場で水平姿勢から垂直姿勢にアペンディングされる。このアペンディングは、そのような杭が薄肉構造でありかつ局所的な曲げ応力を受けやすいので難しい仕事である。加えて、杭の近くでの船外作業は、人員には危険であり得る。

それゆえ、本発明は、作業中の人員にとってより安全である杭アペンディングシステムを提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、従来の杭アペンディングシステムに伴う問題が少なくとも部分的に解決される点においてその従来の杭アペンディングシステムを改良することである。

本発明の更に別の目的は、代替的な杭アペンディングシステムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、この目的は、洋上風力タービンの基礎用に単一杭などの杭をアペンディングするための杭アペンディングシステムであって、杭アペンディングシステムが、杭の外壁に係合する座部を有する枢動可能に装着された杭支持フレームであって、アペンディング中に座部が杭を支持できるように支持フレーム回転軸線を中心に枢動可能である杭支持フレームと、杭のアペンディング中に前記杭の外側端部を支持するための吊上部材が設けられた外側端部を有する１つまたは複数の緊張したまたは緊張可横向き能なケーブルを備える、使用時に杭の外側端部を支持するためのケーブルシステムと、使用時に外側に延びるとともにケーブルシステムの吊上部材を支持するためのフレーム部材を備える外側支持システムとを備え、杭が座部に沿って長手方向に動く際に杭が吊上部材に係合し得るように吊上部材を座部から所定の距離を置いてかつ座部と位置合わせされた状態で配設するためにフレーム部材が支持フレーム回転軸線に対して横向きに延びるように外側支持システムが杭支持フレームに対して配設される、杭アペンディングシステムにより実現される。

これにより、杭の下での人員による船外作業を省略することが可能となる。これにより、アペンディング作業の安全性が増す。

本発明と対照的に、Ｄｅｎｎｉｓ Ｄｅｎｎｅｙ ＥＴ ＡＬ：“Ｐｉｌｅ−Ｇｕｉｄｉｎｇ Ｔｏｏｌ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，７ Ｍａｒｃｈ ２０１３（２０１３−０３−０７）の図４がケーブルシステム、ひいてはケーブルシステムの吊上部材の支持体を開示していないことが注目される。その代わり、Ｄｅｎｎｉｓ Ｄｅｎｎｅｙ ＥＴ ＡＬは、枢動可能に装着された杭支持フレームと、杭の端部を支持するための外側支持フレームとを示している。本発明とは対照的に、Ｄｅｎｎｉｓ Ｄｅｎｎｅｙ ＥＴ ＡＬの外側支持フレームは、杭の外側部分を増大させることが望ましい場合に作業中に融通性を与えない一定の長さを有する。

同じように、Ｍａｎｆｒｅｄ Ｂｅｙｅｒ ＥＴ ＡＬ：“Ｎｅｗ ＢＡＵＥＲ Ｆｌｙｄｒｉｌｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｍｏｎｏｐｉｌｅｓ ａｔ Ｂａｒｒｏｗ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｗｉｎｄ Ｆａｒｍ，ＵＫ”，ＢＡＵＥＲ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎ ＧｍｂＨ，Ｄ−８６５２９２ Ｓｃｈｒｏｂｅｎｈａｕｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２１ ｏｋｔｏｂｅｒ ２０１１（２０１１−１０−２１）は、ケーブルシステム、ひいてはケーブルシステムの吊上部材の支持体を開示していない。その代わりに、Ｂｅｙｅｒは、杭をアペンディングする間に甲板上のフレーム内に杭を保持する杭取扱システムを開示しており、より小さい外側フレームが駆動される間に杭を案内する。

Ｒｅｍｃｏ Ｌｏｗｅｎｔｈａｌ ＥＴ ＡＬ：“ＩＨＣ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ”， １６ ｏｋｔｏｂｅｒ ２００９（２００９−１０−１６）は、杭のアペンディング中に杭の端部を保持するための保持フレームとケーブル・フックシステムとを伴う鞍状座部とフックの概念を開示している。しかしながら、Ｌｏｗｅｎｔｈａｌは、使用時に外側に延びるとともにケーブルシステムの吊上部材を支持するためのフレーム部材を備える外側支持システムを開示していない。それゆえ、Ｌｏｗｅｎｔｈａｌでは、より多くの船外作業が必要となり、このことは、非常に望ましくない。

英国特許第２３９４４９８号明細書（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ，２８−４−２００４）は、ウインチ／ケーブルシステムを使用して移動させることができるＡフレームを使用して風力タービンを構造上に水中杭上に直接設置するための枢動フレームを示している。英国特許第２３９４４９８号明細書は、ケーブルシステム、ひいてはケーブルシステムの吊上部材の支持体を開示していない。その代わり、構造が直立位置にあるときに、したがってアペンディング後に、ガイドワイヤまたは牽引ワイヤが構造の端部分に取り付けられる。ガイドワイヤは、予め位置決めされた基礎内に構造の端部分を案内するために使用される（８頁の７〜９行目を参照）。

本発明による杭アペンディングシステムの実施形態において、フレーム部材の内側端部は、フレーム部材が杭支持フレームと共に枢動するように杭支持フレームに連結される。このことは、杭が座部に沿って長手方向に動く際に杭が吊上部材に係合するように吊上部材が座部と位置合わせされた状態を保つことを確実にする。

杭アペンディングシステムの実施形態において、フレーム部材は、フレーム部材が杭支持フレームと共に一体的に枢動するように杭支持フレームとユニットを形成する。このことは、吊上部材が座部と位置合わせされた状態を保つことをより一層確実にする。

杭アペンディングシステムの実施形態において、杭支持フレームは、支持フレームが支持フレーム回転軸線を中心にかつ支持フレーム回転軸線に対して横向きの軸線を中心に回転できるようにする球面軸受を介して枢動可能に装着される。このようにして、例えばクレーン運転者が杭の上端部を理論上のアペンディング平面から離れる方向に移動させたときに杭の外壁との座部の係合を最適化することが可能である。

実施形態において、杭アペンディングシステムは、支持フレームが支持フレーム回転軸線に対して横方向の所定の軸線を中心に回転できる点において杭支持フレームの動きを拘束するための支持フレーム拘束システムを備える。このようにして、球面軸受単独でではなく、増大した面積にわたって座部を支持することが可能である。このように、機械的応力が低減される。

杭アペンディングシステムの実施形態において、支持フレーム拘束システムは、球面軸受の両側に延びる。このように、球面軸受には、対称に荷重がかからない。

杭アペンディングシステムの実施形態において、支持フレーム拘束システムは、長孔と協働するカムを備える。

杭アペンディングシステムの実施形態において、フレーム部材は、その長手方向軸線に沿って伸縮可能である。これにより、人員による船外作業の必要性がより一層低減される。

実施形態において、杭アペンディングシステムは、支持フレームに支持フレーム回転軸線を中心とした角度位置をとらせるために杭支持フレームに連結された、油圧シリンダなどの、駆動システムを備える。

本発明は更に、本発明による杭アペンディングシステムを備える船舶に関する。

船舶の実施形態において、支持フレーム回転軸線は、フレーム部材が垂直姿勢をとり得るように外側に延びる。これにより、アペンディング工程中の人員による船外作業の必要性がより一層低減される。

本発明は更に、洋上風力タービンの基礎用に、杭、特に単一杭をアペンディングするための方法であって、方法が、支持フレーム回転軸線を中心に枢動するように杭を枢動可能に支持するステップと、杭のアペンディング中に前記杭の外側端部を支持するための吊上部材が設けられた外側端部を有する１つの緊張したまたは緊張可能なケーブルを備えるケーブルシステムを介して使用時に杭の外側端部を支持するステップと、使用時に外側に延びるフレーム部材を備える外側支持システムを介してケーブルシステムの吊上部材を支持するステップとを含み、杭が座部に沿って長手方向に動く際に杭が吊上部材に係合し得るように吊上部材を座部から所定の距離を置いてかつ座部と位置合わせされた状態で配設するためにフレーム部材が支持フレーム回転軸線に対して横向きに延びるように外側支持システムが杭支持フレームに対して配設される、方法に関する。

本発明は更に、本明細書で説明し、および／または、添付図面に示す特徴的な特徴の１つまたは複数を備える装置に関する。

本発明は更に、本明細書で説明し、および／または、添付図面に示す特徴的な特徴の１つまたは複数を備える方法に関する。

更なる利点を提供するために、本特許において述べる種々の態様を組み合わせることができる。

図面に示す好ましい実施形態を参照しながら、本発明を更に明らかにする。

本発明の杭アペンディングシステムの斜視図である。 図１によるアペンディングシステムの上面図である。 図１によるアペンディングシステムの側面図である。 図１によるアペンディングシステムの正面図である。 外側支持システムが垂直姿勢をとる、図１によるアペンディングシステムの側面図である。

好ましい実施形態が示される図１〜図５を参照しながら、本発明を更に明らかにする。

洋上風力タービンの基礎用に単一杭をアペンディングするための杭アペンディングシステム１が示されている。このような単一杭（図示せず）は、数十メートルの長さおよび数百トンの重量を有し得る。

杭アペンディングシステム１は、アペンディング中に杭の下端部を支持する杭支持フレーム３を備える。杭の上端部は、杭のアペンディング中に吊上装置（図示せず）により吊り上げられる。杭支持フレーム３は、杭支持フレーム３が支持フレーム回転軸線２を中心に枢動できるように枢動可能に装着される。このようにして、杭支持フレーム３は、その位置を杭の実際の姿勢に合わせて、杭と共に移動してもよい。ここでは、杭支持フレーム３は、それ自体公知の球面軸受を介して枢動可能に装着される。球面軸受は、杭支持フレーム３が支持フレーム回転軸線２を中心にかつ支持フレーム回転軸線２に対して横向きの軸線を中心に回転できるようにする。

杭支持フレーム３には、杭の外壁に係合するように構成される座部４が設けられる。杭のアペンディング中に、座部は、杭の外壁に接触する。アペンディング中に、杭支持フレーム３は、座部４を介して杭を支持する。

杭アペンディングシステム１は、使用時に杭の外側端部を支持するためのケーブルシステム１１（一部図示）を備える。ケーブルシステム１１には、杭が垂直姿勢をとるにつれて次第に荷重がかかる。ケーブルシステム１１は、２つの緊張したまたは緊張可能なケーブル６を備える。ケーブル６は、吊上部材７が設けられた外側端部１２を有する。吊上部材７は、杭のアペンディング中に前記杭の外側端部を支持するように構成される。吊上部材７は、杭が支持され得るように杭壁の一部を収容できる凹部１３が吊上部材７に設けられる点において構成される。

杭アペンディングシステム１は、使用時に外側に延びるとともにケーブルシステム１１の吊上部材７を支持するように構成されるフレーム部材８を有する外側支持システム５を備える。外側支持システム５は、フレーム部材８が支持フレーム回転軸線２に対して横向きに延びるように杭支持フレーム３に対して配設される。このようにして、吊上部材７は、杭が座部４に沿って長手方向に動く際に杭が吊上部材７に係合し得るように座部４から距離を置いてかつ座部４と位置合わせされた状態で配設される。吊上部材７と座部４との間の距離は、フレーム部材８の長さにより決定される。フレーム部材の内側端部９は、フレーム部材が杭支持フレーム３と共に枢動するように杭支持フレーム３に連結される。フレーム部材の外側端部１０は、この場合２、吊上部材７を支持する。この場合、フレーム部材８は、フレーム部材８が杭支持フレーム３と共に一体的に枢動するように杭支持フレーム３とユニットを形成する。

杭アペンディングシステム１は、杭支持フレーム３が支持フレーム回転軸線２に対して横向きの所定の軸線を中心に回転できる点において杭支持フレームの動きを拘束するための支持フレーム拘束システム１４ａ、１４ｂを備える。この場合、支持フレーム拘束システム１４ａ、１４ｂは、球面軸受に対称に荷重をかけないように球面軸受の両側に延びる。より重要なことに、このようにして、重い杭の許容される動きが拘束される。

使用時に、杭アペンディングシステムは、船舶上に装着される。支持フレーム回転軸線２は、フレーム部材８が垂直姿勢をとり得るように外側にかつ船舶の側部に平行に延びる。油圧シリンダは、支持フレーム３に支持フレーム回転軸線２を中心とした角度位置をとらせるために杭支持フレーム３に連結される。油圧シリンダは、支持フレーム３に図３に示すように垂直姿勢をとらせるかまたは図５に示すように水平姿勢をとらせることができる。

杭アペンディングシステム１を使用する際に、以下の方法ステップが実行される。杭は、支持フレーム回転軸線２を中心に杭を枢動させるために杭支持フレームの座部４上に配置される。杭の外側端部は、杭のアペンディング中に前記杭の外側端部を支持するための吊上部材７が設けられた外側端部を有する緊張したまたは緊張可能なケーブル６を備える、ケーブルシステム１１を介して支持される。ケーブルシステム１１の吊上部材７は、使用時に外側に延びるフレーム部材８を備える外側支持システム５を介して支持される。吊上部材７は、座部４から距離を置いて配設されかつ座部４と位置合わせされる。杭を座部４に沿って長手方向に移動させ、最終的に杭が吊上部材７に係合し、杭の外側端部がケーブルシステム１１を介して支持される。

上記の明細書および図面は本発明のいくつかの実施形態を例示するために含まれるものであり、保護の範囲を限定するものではないことも明白であろう。本開示から開始して、多く更なる実施形態が当業者には明らかであり、それらの実施形態は、保護の範囲内および本発明の本質の範囲内にあり、先行技術と本特許の開示との明らかな組み合わせである。

Claims (12)

1. 洋上風力タービンの基礎用に単一杭などの杭をアペンディングするための杭アペンディングシステム（１）であって、
   前記杭の外壁に係合する座部（４）を有する枢動可能に装着された杭支持フレーム（３）であって、アペンディング中に前記座部が前記杭を支持できるように支持フレーム回転軸線（２）を中心に枢動可能である前記杭支持フレームと、
   前記杭のアペンディング中に前記杭の外側端部を支持するための吊上部材（７）が設けられた前記外側端部を有する１つまたは複数の緊張したまたは緊張可能なケーブル（６）を備える、使用時に前記杭の前記外側端部を支持するためのケーブルシステムと、
   使用時に外側に延びるとともに前記ケーブルシステムの前記吊上部材（７）を支持するためのフレーム部材（８）を備える外側支持システム（５）と
   を備え、
   前記杭が前記座部に沿って長手方向に動く際に前記杭が前記吊上部材に係合し得るように前記吊上部材を前記座部から所定の距離を置き前記座部と位置合わせされた状態で配設するために前記フレーム部材（８）が前記支持フレーム回転軸線（２）に対して横向きに延びるよう、前記外側支持システムが前記杭支持フレームに対して配設されている、杭アペンディングシステム（１）。
2. 前記フレーム部材の内側端部は、前記フレーム部材が前記杭支持フレームと共に枢動するように前記杭支持フレーム（３）に連結されている、請求項１に記載の杭アペンディングシステム（１）。
3. 前記フレーム部材は、前記フレーム部材が前記杭支持フレームと共に一体的に枢動するように前記杭支持フレーム（３）とユニットを形成している、請求項２に記載の杭アペンディングシステム（１）。
4. 前記杭支持フレーム（３）は、前記支持フレームが前記支持フレーム回転軸線（２）を中心にかつ前記支持フレーム回転軸線に対して横向きの軸線を中心に回転できるようにする球面軸受を介して枢動可能に装着されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の杭アペンディングシステム（１）。
5. 前記支持フレームが前記支持フレーム回転軸線に対して横向きの所定の軸線を中心に回転できる態様で前記杭支持フレームの動きを拘束するための支持フレーム拘束システムを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の杭アペンディングシステム（１）。
6. 前記支持フレーム拘束システムが、球面軸受の両側に延びている、請求項５に記載の杭アペンディングシステム（１）。
7. 前記支持フレーム拘束システムが、長孔と協働するカムを備える、請求項５または６に記載の杭アペンディングシステム（１）。
8. 前記フレーム部材（８）が、その長手方向軸線に沿って伸縮可能である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の杭アペンディングシステム（１）。
9. 前記支持フレームに前記支持フレーム回転軸線を中心としたある角度位置をとらせるために前記杭支持フレームに連結された、油圧シリンダなどの、駆動システムを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の杭アペンディングシステム（１）。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の杭アペンディングシステムを備える船舶。
11. 前記支持フレーム回転軸線は、前記フレーム部材が垂直姿勢をとり得るように外側に延びている、請求項１０に記載の船舶。
12. 洋上風力タービンの基礎用に、杭、特に単一杭をアペンディングするための方法であって、
    支持フレーム回転軸線（２）を中心に枢動するように前記杭を枢動可能に支持するステップと、
    前記杭のアペンディング中に前記杭の外側端部を支持するための吊上部材（７）が設けられた前記外側端部を有する１つの緊張したまたは緊張可能なケーブル（６）を備えるケーブルシステムを介して、使用時に前記杭の前記外側端部を支持するステップと、
    使用時に外側に延びるフレーム部材（８）を備える外側支持システム（５）を介して前記ケーブルシステムの前記吊上部材（７）を支持するステップと
    を含み、
    前記杭が座部に沿って長手方向に動く際に前記杭が前記吊上部材に係合し得るように前記吊上部材を前記座部から所定の距離を置き前記座部と位置合わせされた状態で配設するために前記フレーム部材（８）が前記支持フレーム回転軸線（２）に対して横向きに延びるように前記外側支持システムが杭支持フレームに対して配設される、方法。

Images