JP2021527184A - 第１の部材及び第２の部材とコネクタとを具備するアセンブリ、及び当該アセンブリを組み立てるための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、アセンブリであって、
− 第１の部材及び第２の部材であって、
− 第２の部材が、本体と、各々が少なくとも１つの貫通穴を含む２つの実質的に平行な壁と、から成るフォーク状断面を有し、
− 第１の部材が、第２の部材の２つの壁の間に配置され、貫通穴を有し、
− 前記の第１の部材の貫通穴及び第２の部材の貫通穴が、チャネルを形成する、第１の部材及び第２の部材を備え、
− 前記チャネルの中で終端位置まで軸方向に挿入可能であり、第１の部材及び第２の部材を互いに接続するために前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張可能であるコネクタをさらに備え、
− コネクタは、その拡張状態において、第１の部材を第２の部材の本体に対して押圧して、第１の部材と第２の部材との間にプレテンション接続を形成する、アセンブリに関する。
本発明は、第１の部材及び第２の部材を組み立てる方法にさらに関する。

Description

本発明は、第１の部材及び第２の部材と、第１の部材及び第２の部材を互いに接続するためのコネクタとを備えるアセンブリに関する。

本発明は、各々が少なくとも１つの貫通穴を含む、第１の部材及び第２の部材のそのようなアセンブリを組み立てる方法にさらに関する。

本発明は、洋上用途に対して、例えば、風力タービンをモノパイルに、風力タービンをトランジションピースに、トランジションピースをモノパイルに接続すること、ならびにモノパイル又は風力タービンの部材とジャケット接続部との間を接続することに対して、特に好適である。

洋上における従来技術の用途によれば、そのようなアセンブリの部材は、かなり大きいサイズのボルトを使用して接続されるフランジを設けられる。現在、Ｍ７２ボルトは、風力タービンタワーをモノパイル又はトランジションピースに接続するために使用される。第１のステップでは、これらのボルトは、８．０００Ｎｍで電気に締め付けられる。第２のステップでは、プレロードが、油圧工具で２２．０００Ｎｍまで増加される。ボルト自体が重く、ボルトを締め付けるための工具も重くて、操作が困難である。

いくらかの整定時間の後にボルトにかかる実際のプレロードは、予測及び制御することが困難であり、大幅に変動する場合がある。どの要因がボルトのトルク−張力の関係に影響を及ぼすかは、正確には明白でないが、「定トルク」法を使用してボルトを取り付けることは、満足できる結果を達成しないと結論付けることができる。同様の問題は、ボルト締めのためにシステムに張力をかけることに伴って発生する。ボルトにかかるプレロードは、定期的に点検されて調整されなければならず、大幅なメンテナンス作業を周期的に必要とする。

さらに、ボルトは、隣接するボルト間に極めて限られたすき間のみを残しながら、フランジの周囲全体に亘って配置される。ボルトを用いるフランジを使用する接続は、風力タービンがよりいっそう大きくなること及びそれらが設置される海がより深くなることに起因して、さらに増大する要求を満足するには、十分に拡大可能でない。

特許文献１は、ボルトによって接続されるフランジを使用する接続に対して改善されたアセンブリを提案する。この改善された従来技術のアセンブリは、
− 各々が長手軸線を含む第１のセクション及び第２のセクションと、
− 第１のセクション及び第２のセクションを固定するように構成された固定具とを含み、
− 第１のセクション及び第２のセクションのうち少なくとも一方は、固定具によって係合されるように構成された本体を含み、
− 固定具は、橋台と径方向に変位可能なアクチュエータとを含む。
アクチュエータは、アクチュエータを含むセクションの長手軸線に対して径方向に変位可能である。これは、アクチュエータ自体がクランプの一部として使用されることを可能にする。アクチュエータが径方向に変位する間に、アクチュエータの傾斜面が、第１のセクションの特別に機械加工された表面に係合し、第１及び第２のセクションを接続するクランプ力を次第に増大する。特許文献１のアセンブリは、すでに、ボルトで接続されたフランジを使用する上記で説明した従来技術の接続に対して大幅な改善を提供するが、本出願人は、ここで、さらなる改善を提案する。アクチュエータの径方向変位は、クランプ作用に起因してかなりの力を必要とした。その上、特別設計の接触面を有するセクションが必要であった。

特許文献２は、風力タービン構造タワーの構造物のための拡張ピンシステムを対象としており、最も近い従来技術と見なされる。その特許は、本発明の用語において、第１及び第２の部材を開示しており、第２の部材は、本体と、各々が少なくとも１つの貫通穴を含む２つの実質的に平行な壁と、から成るフォーク状断面を有し、第１の部材は、第２の部材の２つの壁の間に配置されて、貫通穴を有し、前記の第１の部材の貫通穴及び第２の部材の貫通穴は、整列されてチャネルを形成する。拡張ピンは、前記チャネルの中で終端位置まで軸方向に挿入可能であり、第１及び第２の部材を互いに接続するために前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張可能であるコネクタとして解釈され得る。拡張ピンシステムがチャネルの中に挿入されるとき、それは、第１及び第２の部材の貫通穴の整列をもたらす。

特許文献３は、風力発電タービンの発電機の固定子の円筒シェルのセグメント間に配置された、いくつかの調整可能な固定デバイスを開示する。これらの調整可能な固定デバイスは、セグメントを一緒に円周方向に押圧して、セグメントを所与の位置に固定するように構成される。特許文献３のデバイスは、本体と、第１の部材が第２の部材の２つの壁の間に配置され、貫通穴を有する、２つの実質的に平行な壁と、から成るフォーク状断面を有する第２の部材を開示していない。

特許文献４の拡張ボルト及び特許文献５で開示されるアンカーボルトは、さらなる従来技術として認識される。

国際公開第２０１８／１３９９２９号 米国特許出願第２００８／０８０９４６号明細書 欧州特許出願公開第２１８７５０６号明細書 米国特許第１１２０４０９号明細書 欧州特許出願公開第３１７１０４０号明細書

本発明の目的は、従来技術に対して改善されたアセンブリを提供して、上述の問題のうち少なくとも１つが取り除かれることである。

前記目的は、本発明の請求項１によるアセンブリであって、
− 第１の部材及び第２の部材であって、
− 第２の部材は、本体と各々が少なくとも１つの貫通穴を含む２つの実質的に平行な壁とから成るフォーク状断面を有し、
− 第１の部材は、第２の部材の２つの壁の間に配置され、貫通穴を有し、
− 前記の第１の部材の貫通穴及び第２の部材の貫通穴が、チャネルを形成する、第１の部材及び第２の部材を備え、
− 前記チャネルの中で終端位置まで軸方向に挿入可能であり、第１の部材及び第２の部材を互いに接続するために前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張可能であるコネクタをさらに備え、
− コネクタは、その拡張状態において、第１の部材を第２の部材の本体に対して押圧して、第１の部材と第２の部材との間にプレテンション接続を規定する、アセンブリにより達成される。

第１の部材と第２の部材との間のプレテンション接続の結果として、コネクタを通過する負荷変動が大幅に低減され、非プレテンション接続と比較して非常に低い疲労損傷レベルがもたらされる。

特許文献２は、コネクタが、その拡張状態において、第１の部材を第２の部材の本体に対して押圧して、第１の部材と第２の部材との間にプレテンション接続を形成することを開示していない。結局、第１の部材と見なされ得る雄フランジ端部が、コネクタの雌端部の２つのフランジの間に配置され、前記雄フランジ端部の自由端が、コネクタから少し離れて配置される。穴の整列の観点から、特許文献２の拡張ピンによって得られるように、雄のフランジ端部、すなわち第１の部材が自由端を有することは、つじつまが合っている。しかしながら、第１の部材と第２の部材との間の接続の最適なプレテンションを得ることから判断して、完全な整列は望まれていない。

特許文献１のアセンブリに対して、ユーザは、第１のステップにおいて、コネクタをチャネルの中に終端位置まで挿入し、前記コネクタを前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張させ、それにより第１及び第２の部材を互いに接続させる、さらなるステップが続く。このようにして、コネクタは、非常に限定的な煩わしさ又は力で、ユーザによってチャネルの中に正確かつ容易に設置され得る。コネクタがその所望の終端位置の中に設置されるときだけ、コネクタは、チャネルの中で拡張されて、第１及び第２の部材を互いに接続する。本発明によるコネクタの使用は、同じく、径方向に変位可能なアクチュエータの傾斜に対応する傾斜を有する、特別に機械加工された接触面を不必要にする。

より古い従来技術のボルト締めフランジに対して、大寸法の（例えば、Ｍ７２）ボルトは不必要である。同じく、本体は、ボルトを収容するための貫通穴を含むフランジよりかさばらなくなり得る。その結果、本発明によるアセンブリは、より少ない材料を必要とし、それゆえ、よりコンパクトで軽くなり、またよりエレガントになる。厚い部品は鍛造される必要があるが、より小さい部品は、圧延されてもよく、場合によっては、代替のより魅力的な製造方法で部材が形成されることが可能になる。同じく、本発明によるアセンブリは拡大可能であり、複数のコネクタを部材の軸方向に配置する機会を提供する。

提案するアセンブリの、ボルト締めフランジに対するさらなる利点は、ハンマーを使用してアセンブリを地中に押し込む間に力が伝わる経路の外に、かなりの質量をもたらすことになるこれらのフランジがないことである。従来のフランジの質量は、フランジのネックの曲がりをもたらす場合がある。これらの曲げ応力は、現在、従来の衝撃ハンマーを用いて設置されるとき、これらのフランジの溶接部の寿命を著しく低減する結果をもたらす。

提案するアセンブリの、ボルト締めフランジに対する別のさらなる利点は、そのアセンブリが、水位線の下の部材を接続するために適用され得ることである。一方で、制限された長さの縦長の部材が使用されてよく、より小さい船が、洋上構造物のための所望のロケーションにそれらを搬送することが可能になる。

ボルト締めフランジのボルトを連続的に締め付けることは、上述のように、一般的に複数のステップで締め付けられ、非常に時間と人手がかかる。提案するアセンブリは、ボルト締めフランジを有する接続より、人手も時間もかからない。

好ましい実施形態によれば、コネクタは、その拡張状態において、第２の部材の貫通穴の、第２の部材の本体から離れるように向けられる面を押圧して、第１の部材と第２の部材との間のプレテンション接続を形成する。

さらなる好ましい実施形態によれば、コネクタの拡張状態において、第１の部材と第２の部材との間の接続はプレテンションされ、第１の部材の貫通穴は、第２の部材の中の貫通穴に対してオフセットされて配置される。上述のように、前記の第１の部材の貫通穴及び第２の部材の貫通穴は、チャネルを形成し、それは、前記貫通穴はそれらが「実質的に」整列されるように位置決めされることを意味する。しかしながら、好ましいオフセットは、第２の部材の貫通穴に対して、第１の部材の貫通穴のわずかな不整合が常に残ることを保証し得る。これは利点である。なぜならば、オフセット、すなわちチャネル内のわずかな不整合は、第１の部材と第２の部材との間の接続が、最適にプレテンションされ得ることを保証するからである。結局、コネクタは、チャネルの中で拡張するように構成され、コネクタは、第２の部材の本体に対して第１の部材を押圧する。第１の部材を第２の部材の本体の方に最適に押圧するために、本体の方に向けられるコネクタの側面が、第２の部材の平行な壁の中の貫通穴の内壁と接触しない場合に有益である。このようにして、本体の方に向けられるコネクタの側面は、第２の部材の本体の方にかつそれに対して押圧される第１の部材に、その圧縮力を完全に伝達して、所望のプレテンションを取得することができる。

好ましい実施形態によれば、コネクタは、
− コネクタがチャネルに自在に抜き差しできるサイズを有する、圧縮状態と、
− コネクタがチャネルの中で拡張されて第１の部材及び第２の部材を互いに接続する、接続状態とを含む。

圧縮状態では、コネクタとチャネルの内壁との間の遊びは、コネクタがチャネルの中に容易に挿入されることを可能にする。その後、高い軸方向のクランプ力が、コネクタによって与えられ、それは、アセンブリが負荷変化の影響をあまり受けないという利点を有する。これは、ボルト締めジョイントが、直接負荷を担持する方法と比較するとき、よく理解される。締め付けられていない、又は緩んだボルトが短い時間期間に故障する適用例において、適切にプレテンションされたボルトは、生き残ることができる。ボルトは、加えられた負荷のうちほんの一部を「感知する」にすぎない。

本発明は、さらに、各々が少なくとも１つの貫通穴を含む、第１の部材及び第２の部材を組み立てる方法を対象とし、前記方法は、
− チャネルを形成するように第１の部材及び第２の部材の貫通穴を位置決めするステップと、
− コネクタをチャネルの中に終端位置まで挿入するステップと、
− 前記コネクタを前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張し、それにより、第１の部材及び第２の部材を互いに接続させるステップと
を含み、
− 拡張されたコネクタは、第１の部材を第２の部材の本体に対して押圧して、第１の部材と第２の部材との間にプレテンション接続を形成する。

好ましい実施形態では、上述の方法ステップは、前記第１の部材及び前記第２の部材のうち少なくとも１つを、それらをつり上げることによって位置決めするステップによって先行され、揚重設備は、前記第１の部材又は第２の部材それぞれの貫通穴のうち少なくとも１つに係合する。コネクタは、組み立ての間にチャネルの中に挿入されるにすぎない、別々のユニットであり得るので、第１の部材及び第２の部材の貫通穴は、それらをつり上げる間に効果的に使用され得る。

前記方法のさらに好ましい実施形態では、杆体状部材、好ましくはロッドが、貫通穴のうち少なくとも１つを通して配置されて、第１の部材又は第２の部材それぞれを揚重設備に接続する。

さらなる好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

以下の説明において、本発明の好ましい実施形態が、図面を参照してさらに明確になる。

モノパイルによって支持される洋上風力タービンタワーの概略図である。 従来技術によるフランジ接続の断面図である。 本発明の第１の実施形態によるアセンブリの斜視図である。 図３に示すアセンブリの断面斜視図である。 第１の実施形態によるクランプの斜視図である。 図５のクランプの詳細な断面図である。 図５のクランプの分解斜視図である。 第１の実施形態による、アセンブリを組み立てる逐次的なステップのうち一のステップの断面図である。 第１の実施形態による、アセンブリを組み立てる逐次的なステップのうち一のステップの断面図である。 第１の実施形態による、アセンブリを組み立てる逐次的なステップのうち一のステップの断面図である。 第１の実施形態による、アセンブリを組み立てる逐次的なステップのうち一のステップの断面図である。 風力タービンのモノパイルの内部の斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるアセンブリの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるアセンブリの断面図である。 本発明の第４の実施形態によるアセンブリの断面図である。 本発明の第５の実施形態によるアセンブリの断面図である。

本発明によるアセンブリが適用され得る複数の接続Ｃを含む洋上構造物の一例が、図１に示される。洋上風力タービンタワー１は、トランジションピース４を有するモノパイル３として統合された、図１にある支持基礎構造２によって支持される。同様の接続が、ジャケット（図示しない）などの代替の支持基礎構造２に対して存在することは、当業者には理解されよう。

接続Ｃは、モノパイル３の別々の部材８の間、モノパイル３とトランジションピース４との間、トランジションピース４とタービンタワー１との間、タービンタワー１の部材９の間、及びロータブレード６とローターのハブとの間に適用され得る。

使用中、風力タービン５は、ロータブレード６が利用可能な風力によって最適に駆動されるように方向づけられる。ロータブレード６は、ナセル７の中の発電機（図示しない）を駆動し、発電機は電気を生成する。風力タービン５は、構造物の中の任意の接続Ｃに交番負荷を発生させ、風向に応じて、接続Ｃの特定の部品が、大半の負荷を吸収しなければならない。

従来技術（図２参照）によれば、第１の部材１１と第２の部材１２とを接続するように構成されたアセンブリ１０は、通常、フランジ１３、１４を含む。これらのフランジ１３、１４は、整列されている貫通穴１５、１６を設けられる。次いで、ボルト１７及びナット４０のアセンブリが、整列された貫通穴１５、１６を通して配置され、フランジ１３、１４を互いにクランプするために使用される。すでに説明したように、現在のＭ７２ボルト１７は、風力タービンタワー１をモノパイル３又はトランジションピース４に接続するために使用される。ボルト１７自体が重く、ボルト１７を締め付ける工具も重くて、操作が困難である。その上、ボルト１７にかかるプレロードは、定期的に点検されて調整されなければならず、大幅なメンテナンス作業を周期的に必要とする。

貫通穴１５、１６を適応させて、両フランジ１３、１４の間に効果的なプレロードを生成するために、フランジ１３、１４は、両方の軸方向に比較的厚くする必要がある。フランジ１４に溶接されている鋼壁に著しい引張り負荷が加わるときに、フランジが実質的なてこになるのを防止するために、フランジは、（径方向に）広くする必要もある。

本発明によるアセンブリは、第１の部材１８及び第２の部材１９を含み、各々は、少なくとも１つの貫通穴２０〜２２を含む。貫通穴２０〜２２は、第１の部材１８及び第２の部材１９の中に直接配置されてよく、それゆえ、図２に示すフランジ１３、１４は不必要である。これはいくつかの利点を有し、それらのうち１つは材料の節約である。第２の部材１９は、図２のフランジ１３、１４のうち１つの中に同様に、おおむね存在する材料の量から作られる。しかしながら、図２の中の第１のフランジ１３に必要とされる材料は、完全に節約される。同じく、フランジ１３、１４がないので、アセンブリを通して力が伝わる線の外の重さは少ない。その上、人手がかかって高価な溶接作業が抑制される。

部材１９の底におけるテーパー角及び部材１８の上部におけるテーパー角は、部材１８又は部材１９のいずれかにおける一定量の楕円形が、部材１９を部材１８の中に押圧することによって、重力のもとで円形に押し戻されることを可能にする。

図示の実施形態では、第１の部材１８は１つの貫通穴２０を含み、第２の部材は２つの貫通穴２１、２２を含む。アセンブリにおいて、第１の部材１８及び第２の部材１９の貫通穴２０〜２２は、一緒にチャネル２３を形成する。コネクタ２４は、前記チャネル２３の中に終端位置まで軸方向に挿入可能であり、第１の部材１８及び第２の部材１９を互いに接続するために前記チャネル２３に対して径方向に連続的に拡張可能である。

コネクタ２４は、コネクタ２４がチャネル２３に自在に抜き差しできるサイズを有する圧縮状態（図９及び図１０に表わす）と、コネクタがチャネル２３の中で拡張されて第１の部材１８及び第２の部材１９を互いに接続する接続状態（例えば、図４及び図１１に示す）とを含む。

この段落における説明は、図１１に示す方向に関するが、同じ原理は、図１１に対して横向き又は上下逆向きなど、他の方向においても適用され得ることは、当業者には理解されよう。図１１に示す接続状態では、コネクタ２４は、その下面において、第２の部材１９のそれぞれの貫通穴２１、２２の下面に形成される面４１と接触する。コネクタ２４の上面は、第１の部材１８の中の貫通穴２０の上面に配置される面４２と接触する。コネクタ２４の拡張状態では、コネクタ２４は、第２の部材１９の面４１を、第１の部材１８の面４２から離れる方向に押圧する。その結果、第２の部材１９は、第１の部材１８に対して下方に押圧され、クランプ接触が、第１の部材１８の上面によって形成される面４３と第２の部材１９によって形成される面４４との間に形成される。したがって、コネクタ２４を拡張することによって、第１の部材１８と第２の部材１９との間のプレテンション接続が形成され得る。面４１、４２、４３、４４は、図８の中でよく見ることができる。十分なプレテンションを有することによって、コネクタ２４を通過する負荷変動は著しく低減され、非常に低い疲労レベルがもたらされる。

コネクタ２４は、少なくとも１つの拡張ブロック２５と、少なくとも１つの楔２６と、楔２６を拡張ブロック２５に対して変位させるように構成されたアクチュエータ２７とを含む。楔２６は、少なくとも１つの拡張ブロック２５に面する傾斜面２８を有する。

コネクタ２４は、好ましくは、２つの拡張ブロック２５の間に配置された少なくとも１つの楔２６を含み、より好ましくは、コネクタ２４は２つの楔２６を含む。図示の実施形態では、２つの楔２６は、２つの拡張ブロック２５の間に配置される。２つの楔２６は対称的に配置され、それらの傾斜面２８の傾斜が互いから離れる方向に向けられる。

アクチュエータ２７は、楔２６のネジ付き凹所３０の中に係合するボルト２９であり得る。随意に、ワッシャ３８は、ボルト２９のヘッドと楔２６との間に設置され得る。ボルト２９を回すことによって、楔２６は、ボルト２９のねじ山に対応する間隔に亘って一緒に引っ張られ得る。２つの楔２６が使用されるとき、変位は、両楔２６に亘って分割される。ねじ山は、第１の伝達（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と解釈され、両楔にわたる分割は第２の伝達と解釈され得る。第３の伝達と解釈され得る傾斜面２８を介して、コネクタ２４が拡張され、すなわち、楔２６が互いの方に移動するとき、拡張ブロック２５は、互いに外向きに押圧される。拡張ブロック２５のうち一方は、第２の部材１９の面４１と、すなわち、図１１に示す下方の拡張ブロック２５と係合する。他方の拡張ブロック２５、すなわち、図１１に示す上方の拡張ブロック２５は、第１の部材１８の面４２と係合する。このようにして、拡張ブロック２５が互いに外向きに押圧される場合、上記で説明した第１の部材１８と第２の部材１９との間のプレテンション接続が形成され得る。

前記楔２６の傾斜面２８は、前記楔２６の変位方向に対して、１５°未満、好ましくは１０°未満、より好ましくは８°未満、及び最も好ましくは６°以下の角度の傾斜を含み得る。この変位方向は、ボルト２９の長手方向と一致する。比較的平坦な角度の傾斜を設けることによって、軸方向のクランプ力Ｆｃは、その力を分解した後、非常に限られた径方向力成分のみをもたらす。径方向力成分の比較的小さい値は、一般的に、楔２６とクランプブロック２５との間の接触面における摩擦より小さく、接続状態において、楔２６とクランプブロック２５との間に自動ロック接触をもたらす。その結果、楔２６は、最初に楔２６を変位させるためのアクチュエータ２７を形成するボルト２９が、緩むか又はさらに除去された場合でも、適所に留まる。ボルト２９は締め付けられたままであることが好ましいが、この自動ロック特性は、ボルト２９が使用中に応力変動を経験することを防止する。このようにして、高信頼でフェールセーフのアセンブリが提供される。

拡張ブロック２５は表面３１を有し、表面３１の少なくとも一部３２は、前記楔２６の傾斜面２８と一致する向きを有する楔２６との接触面である。接触面と傾斜面２８との方向が実質的に等しいとき、信頼性のある嵌合インターフェースが得られる。

表面３１の一部３２だけが接触面である場合、接触面は、楔２６の変位範囲に亘って一定のままであり得る。図５〜図７において右側に示される楔２６は内側に動かされ、その前端３９が部分３２の縁部４０を通過すると、接触面はそれ以上増加しない。

図３及び図１２の中でよく見ることができるように、第１の部材１８及び第２の部材１９は、重なり合う管状部材であり、貫通穴２０〜２２は、管状部材に対して径方向に整列されて、径方向に延びるチャネル２３を形成する。第１の部材１８及び第２の部材１９は、少なくとも平行であり、好ましくは一致するそれぞれの長手軸線３３、３４を有する（図３参照）。図２に示す従来技術の状況では、ナット４０は、工具を用いてアクセスする必要があった。しかしながら、本発明によれば、気密のプラットフォーム３７が、第１の部材１８と第２の部材１９との間の接続へのアクセスを妨げることなく設けられ得る。それとは反対に、ユーザがそれぞれのチャネル２３の中にコネクタ２４を容易に設置するために心地良いサポートを提供し得るものが、まさにこの気密のプラットフォーム３７である。

図示の好ましい実施形態によれば、第２の部材１９が、本体３５と、各々が少なくとも１つの貫通穴を含む２つの実質的に平行な壁３６と、から成るフォーク状断面を有する場合、対称的な力の伝達が得られ得る。この実施形態では、第１の部材１８は、貫通穴２１、２２を有する第２の部材１９の２つの壁３６の間に配置され、前記の第１の部材１８の貫通穴２０と第２の部材１９の貫通穴２１、２２とは、チャネル２３を形成するように位置決めされる。図１１の矢印は、クランプ力Ｆｃがどのように対称的に分配されるかを示す。

チャネル２３は、好ましくは、前記第１の部材１８及び前記第２の部材１９のうち少なくとも一方の長手方向に延びる細長い断面を有する。円形形状を有するチャネルに関して、そのような細長い断面形状は、複数のチャネル２３及びコネクタ２４が、第１の部材１８及び第２の部材１９の周囲に沿って配置される場合、連続するチャネル２３の間に比較的大量の材料をもたらす。

本発明の第２の実施形態では、楔２６′は、前記楔２６′の変位方向に対して片側、すなわち図１３において上側だけ傾いている。各楔２６′の他方、すなわち図１３において下側は、前記楔２６′の変位方向に対して実質的に平行である。拡張ブロック２５′は、２つの実質的に平行な面を有し、それは、拡張ブロック２５′がアセンブリの楔２６′及び他の拡張ブロック２５より先に置かれることを可能にする。拡張ブロック２５′はまた、分解をより良好に促進する。

単一の楔２６が適用される、本発明の第３の実施形態を、図１４に示す。

本発明の第４の実施形態を、図１５に示す。この実施形態は、図１４の実施形態による単一の楔２６と、図１３の実施形態による２つの実質的に平行な面を有する拡張ブロック２５′とを組み合わせる。

一実施形態（図示しない）では、クランプブロック２５は、楔２６が配置されるクランプブロック２５の間の空間を囲む柔軟な部材によって接続され得る。そのような囲まれた空間の中に、潤滑油が追加され得る。

図１６に示す本発明の第５の実施形態によれば、第２の部材１９は、一体要素ではなくアセンブリとして統合される。フォーク状断面は、本体３５と２つの実質的に平行な壁３６との組み立てによって形成される。壁３６は、この本体３５に部分的に沿って延び、本体３５の両側に接続される。壁３６は、複数のプレート４５によって形成され得る。プレート４５は、ピン４７が前記プレート４５と、第２の部材１９の本体３５の中の対応する貫通穴４８とを通過することを可能にするための貫通穴４６を含み得る。図示の実施形態では、ボルト４９及びワッシャ５０が、本体３５に対する側壁３６を形成するプレート４５をクランプするために使用されている。ボルト４９は、好ましくは、容易なアクセスを可能にするために、管状の第１の部材１８及び第２の部材１９の内部に配置される。本体３５と、本体３５の両側に配置されたプレート４５との間に適度のプレテンションが存在する。コネクタ２４を締め付けると、主負荷伝達経路は、しかしながら、プレート４５を通して加えられる張力を通り、張力は、ピン４７の中のせん断力に伝達される。コネクタ２４、第２の部材１９の内面と外面の上の両プレート４５、及びピン４７はすべて、プレテンション負荷伝達経路の一部を形成する。その結果、外部負荷が接続部に加えられるとき、非常に低い負荷変動が、これらの構成要素によって感知される。好ましい実施形態では、各コネクタ２４は、１つの内部プレート４５及び１つの外部プレート４５と関連づけられる。第５の実施形態のクランプ作用は、他の実施形態と同様である。

一体化されたフォーク状断面を含む第２の部材１９に対して、第５の実施形態によるアセンブリは、いくつかの利点及び欠点を有する。

第５の実施形態の欠点は、複数の別々のプレート４５によって形成される開構造である。これにより、第５の実施形態の主用途は、構造物がいわゆる飛沫帯の中にある場合のように塩水噴霧に連続して曝されることのない、いわゆる空中条件に限定される場合がある。洋上用途で使用される場合、第５の実施形態は、飛沫帯の十分上、すなわち海水面の十分上で適用されることが好ましい。しかしながら、複数の別々のプレート４５の間で封止が使用される場合、この第５の実施形態は、飛沫帯において、又はさらにその下での使用も見出し得る。別々のプレート４５は、同じく、接触面を封止して水及び／又は空気の浸透を防止する重なりを含む隣接プレートに対する接触面において、プレートが互いに重なるように設計され得る。

その一方で、第５の実施形態は、いくつかの重要な利点も含む。

第一に、必要なサイズにおいて、限られた数の高度に専門的な会社によってのみ適用され得る鍛造プロセスを一般的に必要とする固体リングを作製する必要はない。第５の実施形態によるプレート４５及びピン４７は、大半の金属作業場によって容易に作成することができ、接続の主要部分を多数の会社によって作成することが可能になる。

第二に、固体リングが鍛造されると、その中に溝を形成することは、時間がかかり、機械加工段階においてかなりの量の鋼が除去されることをもたらす。しかしながら、プレート４５の作成では、溝を除去するために機械加工を必要とする固体の鍛造の場合のようにプレート４５の間で材料を除去することは必要でない、という便益が存在する。

第三に、大きい鍛造リングは重くてかさ高く、物流上の課題とコストとをもたらす。プレート４５及びピン４７は運搬が容易であり、それらは多数の広範な会社によって作製され得るので、ローカルな金属作業場がこれらの部品を作成する場合、運搬は最小化され得る。

第四に、鍛造及び機械加工のリングは、第２の部材１９に溶接される必要があり、それにより、前記第２の部材１９の面４４を変形させる可能性がある。この変形は、いわゆるうねりをもたらす場合があり、もたらされるすき間をコネクタ２４によって加えられるプレストレスを使用して閉じる必要があるので、接続の構造的完全性に悪影響を及ぼす場合がある。

最後に、いくつかのプレート４５が、整列機能など、付加的機能を与える場合、向上された柔軟性が得られる。

図示の実施形態では、第１の部材１８及び第２の部材１９は、洋上構造物の部材であり、より特別には、洋上風力タービン構造物１の部材である。第１の部材１８及び第２の部材１９の各々は、モノパイル３の直立部材であり得る。しかしながら、本発明は、洋上用途に限定されないことが、明確に述べられる。特に、上記で説明した第５の実施形態は、陸上の風力タービン用途における使用に、特に好適である。陸上では、道路上を搬送され得る管状物（ｔｕｂｕｌａｒ）の限定された直径、より強い風を捕捉するためにさらに増大するタワーの高さ、及び増え続ける風力タービンの出力定格の組合せが、非常に高い負荷レベルに曝される管状物の間の接続をもたらす。これらの負荷レベルは、一般的なＬフランジの負荷レベルをさらに超える場合がある。従来のＬフランジ接続と比較すると、フランジと管状物との間の２つの溶接がないこと及び高価なフランジ自体がないことで、本発明、及び特に第５の実施形態は、より低い負荷レベルにおいてさえも、商業的に魅力のある解決策になる。

代替的に、第１の部材１８及び第２の部材１９のうち一方は、風力タービン１のロータブレード６であり、第１の部材１８及び第２の部材１９のうち他方は、ハブの上に配置され、例として、前記の第１の部材１８及び第２の部材１９は、ハブに取り付けられたピッチベアリング（図示しない）上に配置され得る。そのようなピッチベアリングは、当技術分野で知られており、ボールベアリング又はローラーベアリングを含む。ベアリングと翼との間の接続は、２軌道（ｒａｃｅｗａｙ）のベアリングの場合、ベアリングの内側軌道又は外側軌道のいずれかを介して確立され得る。図１は、この接続Ｃ，ならびに同様のアセンブリが接続Ｃとして適用され得る多くの他の場所を示す。

各々が本発明による少なくとも１つの貫通穴２０〜２２を含む第１の部材１８及び第２の部材１９を組み立てる方法は、
− チャネル２３を形成するように第１の部材１８及び第２の部材１９の貫通穴２０〜２２を位置決めするステップ（図８から図９に至るステップ）と、
− コネクタ２４をチャネル２３の中に終端位置まで挿入するステップ（図９から図１０に至るステップ）と、
− 前記コネクタを前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張し、それにより、第１の部材１８及び第２の部材１９を互いに接続するステップ（図１０から図１１に至るステップ）とを含む。

図示しないが、組み立てる方法は、前記第１の部材１８及び第２の部材１９のうち少なくとも１つを、それらをつり上げることによって位置決めするステップによって先行され、揚重設備（図示しない）は、前記それぞれの第１の部材１８又は第２の部材１９の貫通穴２０〜２２のうち少なくとも１つに係合する。杆体状部材、好ましくはロッドが、貫通穴２０〜２２のうち少なくとも１つを通して配置され、それぞれの第１の部材１８又は第２の部材１９を揚重設備に接続し得る。

同じ貫通穴２０〜２２は、取り付け工具と係合するためにも使用され得る。

それらは、本発明の好ましい実施形態を示すが、上記で説明した実施形態は、本発明を説明することを意図されているにすぎず、本発明の範囲を制限するものでは全くない。図１は、洋上風力タービンタワー構造物を示すが、本発明によるアセンブリは、洋上用途に限定されず、風力タービン用途のみに限定されるものでもない。

図示の実施形態の説明では、下方の部材が第１の部材１８として示され、上方の部材が第２の部材１９として示されていることが分かる。本発明の範囲の中で、下方の部材が第２の部材１９として解釈され、上方の部材が第１の部材１８として解釈されてもよいことは、当業者には理解されよう。

添付の特許請求の範囲において説明される特徴に参照記号が続く場合、そのような記号は、特許請求の範囲の理解度を高めるために含まれるにすぎず、特許請求の範囲を限定するものでは決してないことを理解されたい。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ定義される。

１ 洋上風力タービンタワー
２ 支持基礎構造
３ モノパイル
４ トランジションピース
５ 風力タービン
６ ロータブレード
７ ナセル
８ 部材
９ 部材
１１ 第１の部材
１２ 第２の部材
１３ フランジ
１４ フランジ
１５ 貫通穴
１６ 貫通穴
１７ ボルト
１８ 第１の部材
１９ 第２の部材
２０ 貫通穴
２１ 貫通穴
２２ 貫通穴
２３ チャネル
２４ コネクタ
２５ 拡張ブロック
２５′ 拡張ブロック
２６ 楔
２６′ 楔
２７ アクチュエータ
２８ 傾斜面
２９ ボルト
３０ ネジ付き凹所
３１ 表面
３２ 表面の一部
３３ 長手軸線
３４ 長手軸線
３５ 本体
３６ 壁
３７ 気密のプラットフォーム
３８ ワッシャ
３９ 前端
４０ ナット
４０ａ 縁部
４１ 面
４２ 面
４３ 面
４ 面
４５ プレート
４６ 貫通穴
４７ ピン
４８ 貫通穴
４９ ボルト
５０ ワッシャ

Claims (25)

1. 第１の部材及び第２の部材であって、
   前記第２の部材が、本体と少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ具備する２つの略平行な壁とから成るフォーク状断面を有しており、
   前記第１の部材が、前記第２の部材の２つの前記壁の間に配置されており、且つ、貫通孔を有しており、
   前記第１の部材の前記貫通穴と前記第２の部材の前記貫通穴とが、チャネルを形成している、前記第１の部材及び前記第２の部材と、
   軸方向において終端位置に至るまで前記チャネルに挿入可能とされるコネクタであって、前記第１の部材及び前記第２の部材を互いに接続するために前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張可能とされる前記コネクタと、
   を備えているアセンブリにおいて、
   前記コネクタが、拡張状態において、前記第１の部材と前記第２の部材との間にプレテンション接続を形成するために、前記第１の部材を前記第２の部材の前記本体に対して押圧することを特徴とするアセンブリ。
2. 前記コネクタが、前記拡張状態において、前記第１の部材と前記第２の部材との間に前記プレテンション接続を形成するために、前記第２の部材の前記本体から離隔するように方向づけられている前記第２の部材の前記貫通穴の面を押圧する、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記コネクタの前記拡張状態において、前記第１の部材と前記第２の部材との間の接続がプレテンションされており、前記第１の部材の前記貫通穴が、前記第２の部材の前記貫通穴に対してオフセットされて配置されている、請求項１又は２に記載のアセンブリ。
4. 前記コネクタが、
   前記コネクタが前記チャネルに自在に抜き差し可能とされる大きさを有している、圧縮状態と、
   前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに対して接続するために、前記コネクタが前記チャネルの内部において拡張されている、接続状態と、
   を備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
5. 前記コネクタが、
   少なくとも１つの拡張ブロックと、
   少なくとも１つの前記拡張ブロックに面している傾斜面を有している少なくとも１つの楔と、
   前記楔を前記拡張ブロックに対して変位させるように構成されているアクチュエータと、
   を備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
6. 前記コネクタが、２つの前記拡張ブロックの間に配置されている少なくとも１つの前記楔を備えている、請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記コネクタが、２つの前記楔を備えている、請求項５又は６に記載のアセンブリ。
8. ２つの前記楔が、２つの前記拡張ブロックの間に配置されている、請求項７に記載のアセンブリ。
9. ２つの前記楔が、対称的に且つ互いから離隔するように傾斜して配置されている、請求項７又は８に記載のアセンブリ。
10. 前記アクチュエータが、前記楔のネジ付き凹所に係合するボルトである、請求項５〜９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
11. 前記楔の前記傾斜面が、前記楔の変位方向に対して、１５°未満の角度で、好ましくは１０°未満の角度で、より好ましくは８°未満の角度で、及び最も好ましくは６°以下の角度で傾斜している、請求項５〜１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
12. 前記拡張ブロックが、前記楔の傾斜面に一致する配向を有している前記楔と少なくとも部分的に接触している、表面を有している、請求項５〜１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
13. 前記第１の部材及び前記第２の部材が、重なり合う管状部材とされ、
    前記貫通穴が、径方向に延在している前記チャネルを形成するために、径方向において前記管状部材に対して位置合わせされている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
14. 前記第１の部材及び前記第２の部材が、少なくとも平行に、好ましくは同軸に配置されている長手軸線を有している、請求項１３に記載のアセンブリ。
15. 前記チャネルが、前記第１の部材及び前記第２の部材のうち少なくとも一方の部材の長手方向に延在している細長い断面を有している、請求項１から１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
16. 複数の前記チャネルと複数の前記コネクタとが、前記第１の部材及び前記第２の部材の周囲に沿って配置される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
17. 前記第１の部材及び前記第２の部材が、洋上構造物の、好ましくは洋上風力タービン構造物の部材とされる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
18. 前記第１の部材及び前記第２の部材それぞれが、モノパイルの直立部材とされる、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
19. 前記第１の部材及び前記第２の部材のうち一方の部材が、風力タービンのロータブレードとされる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
20. 前記第１の部材及び前記第２の部材のうち他方の部材が、ハブに配置されている、請求項１９に記載のアセンブリ。
21. 前記第２の部材が、前記本体と２つの略平行な前記壁とから成るアセンブリを備えている、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
22. 各々が少なくとも１つの貫通穴をそれぞれ備えている第１の部材及び第２の部材を組み立てるための方法であって、
    チャネルを形成するために、前記第１の部材及び前記第２の部材の前記貫通穴を位置決めするステップと、
    コネクタを前記チャネルに終端位置に至るまで挿入するステップと、
    前記コネクタを前記チャネルに対して径方向に連続的に拡張し、これにより前記第１の部材及び前記第２の部材を互いに対して接続するステップと、
    を備えている前記方法において、
    前記拡張されたコネクタが、前記第１の部材と前記第２の部材との間にプレテンション接続を形成するために、前記第１の部材を前記第２の部材の本体に抗して押圧することを特徴とする方法。
23. 前記第１の部材及び前記第２の部材のうち少なくとも１つの部材を揚重することによって、前記少なくとも１つの部材を位置決めするステップの後に、揚重設備が、前記第１の部材又は前記第２の部材の前記貫通穴のうち少なくとも１つの貫通穴に係合する、請求項２２に記載の方法。
24. 杆体状部材、好ましくはロッドが、前記第１の部材又は前記第２の部材を前記揚重設備に接続するために、前記貫通穴のうち少なくとも１つの貫通穴を通じて配置される、請求項２３に記載の方法。
25. 請求項１〜２１のいずれか一項におけるアセンブリが形成される、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。

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