JP2023539416A - 風力タービンのコンポーネントを配置するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

風力タービンタワー上に風力タービンのコンポーネントを配置するための装置が記載されている。この装置は、コンポーネントを持ち上げるための巻き上げケーブルを備えた巻き上げ手段を備える。位置決めツールは、位置決めツールの一部を形成する中間に配置された中間構造によって巻き上げケーブルに接続される。位置決めツールのガイドフレームは、一方の側で中間構造に接続され、他方の側に風力タービンタワーの周辺部分と係合するための係合手段を備える。同様に、本発明は、本発明の装置を利用する方法に関する。

Description

本発明は、風力タービンタワー上に風力タービンのコンポーネントを配置するための装置に関する。本発明は同様に、風力タービンタワー上に風力タービンのコンポーネントを配置するための方法であって、装置が使用される方法に関する。本発明は、特に、ナセル、風力タービンブレード、または風力タービンの完全なローターを風力タービンタワーに配置するための装置および方法に関する。

風力タービンタワーへの配置とは、ナセルが配置される場合など、コンポーネントを風力タービンタワーに直接配置すること、または風力タービンブレードが風力タービンタワーに既に配置されているナセルに配置される場合など、風力タービンタワーに既に配置されている別のコンポーネント上にコンポーネントを配置することを意味すると理解される。配置は、必要に応じて、該当するコンポーネントを取り付けることもできる。

本発明は、主に風力タービンのコンポーネントを海上に配置する状況で説明されるが、本発明による装置および方法は、陸上（オンショア）および海上（オフショア）の両方で使用できることは明らかである。

陸上または海上で建設、維持、または修理される高層構造物の数は増加している。代表的な例は、風力タービンのタワーやマストに設置され、発電機などの電気機械機器のハウジングを形成するゴンドラ（またはナセル）を備える風力タービン（以下、ＷＴＧともいう）である。ナセルにはハブがあり、その上に多数の風力タービンブレードが配置され、これらが一体となってローターを形成する。風力タービンブレードは、風の運動エネルギーをナセルシャフトの回転運動に変換し、発電機によって電気エネルギーに変換するものである。

このような大型構造物のコンポーネントの配置中、コンポーネントは従来技術に従って吊り上げクレーンによって持ち上げられ、構造物の既に利用可能な支持構造、または構造物の既に配置されたコンポーネントに配置および取り付けられる。風力タービンの場合、支持構造は、例えば、適切な基礎の上に置かれた風力タービンタワーを含むことができる。

船舶に搭載された沖合吊り上げクレーンで荷物を持ち上げている間、ピッチ、ヨー、ロール、サージ、揺れ、ヒーブなどの船舶自体の動きによって、荷物の動きが引き起こされる。荷物にかかる風荷重によっても荷物が動くことがある。荷物を船から持ち上げる際の荷物の動きを制御および安定させるために、通常、タグラインおよび／またはタガーシステムが存在し、荷物と船との間の相対的な動きを制御することができる。

風力タービンブレードなどの大きくて細いコンポーネントの吊り上げと配置も風荷重によって妨げられる可能性がある。特に風力タービンブレードは、ボルト接続によってハブに取り付ける必要があり、これには、マストに既に取り付けられているハブに対して風力タービンブレードを正確に位置決めする必要がある。浮遊船から風力タービンナセルを沖合の基礎－海底に固定されたタービンタワー、またはオプションとして浮体式風力タービンタワー－に取り付ける場合、巻き上げ手段によって持ち上げられたナセルと基礎との間の相対運動もナセルを受け入れフランジと一致させるために制御する必要がある。

本発明の目的は、構造コンポーネント、特に風力タービンのコンポーネントを配置し、必要に応じて支持構造物、特に風力タービンタワーに陸上または海上で取り付けることができる装置および方法を提供することである。ここでは、巻き上げ手段で持ち上げられたコンポーネントと支持構造との間の相対運動を従来技術の場合よりも良好に制御することができる。

この目的は、請求項１による特徴を有する装置によって達成される。風力タービンのコンポーネントを風力タービンタワーに配置するための装置は、本発明によれば、コンポーネントを持ち上げるための巻き上げケーブルを有する巻き上げ手段と、巻き上げケーブル、および巻き上げケーブルに接続された中間構造に接続された位置決めツールと、ガイドフレームであって、一方の側で中間構造に接続され、他方の側には風力タービンタワーの周辺部分と係合するための係合手段が設けられているガイドフレームとを備える。

発明された装置は、例えば（浮遊）設置船舶からナセルなどの風力タービンコンポーネントを配置する間の（初期の）セットアップおよび調整、ならびにコンポーネントおよび受容風力タービンタワーの相対運動の制御に寄与する。発明された位置決めツールは、巻き上げケーブルに接続された中間構造を介して、巻き上げケーブルまたは巻き上げガイドフレームと一体化された構造的追加コンポーネントとして動作し、コンポーネントが巻き上げられている間、コンポーネントを安定させる。固定風力タービンタワーはサポートおよびガイドとして使用される。

中間構造体を介して巻き上げケーブルに接続され、係合手段によって風力タービンタワーの周辺部分の支持側で支持するガイドフレームを使用することにより、巻き上げられたコンポーネントはいわば一時的に風力タービンタワーに柔軟に接続され、それによって風力タービンタワーに対するそれらの相対的な動きが減少する。

一実施形態は、巻き上げケーブルからの中間構造の吊り下げが力のモーメントを吸収できる装置に関する。

例えば吊り上げクレーンなどの巻き上げ手段の巻き上げケーブルからコンポーネントを吊り下げ、巻き上げ手段のブームを昇降面内で上下方向に回転させることにより巻き上げ手段を垂直軸の周りに回転させ、および／または巻き上げケーブルから吊り下げられた巻き上げタックルまたは巻き上げガイドフレームを巻き上げケーブルで上下に動かすことによって、風力タービンタワーまたは部分的に組み立てられた風力タービンタワーに対してコンポーネントを配置することができる。コンポーネントを風力タービンタワーに少なくとも一時的に結合することにより、風や船舶の動きに実質的に依存しないコンポーネントの位置決めが可能になる。これは、風や船体動揺の影響がほぼ解消されていることを意味すると理解されている。

本発明の装置のさらなる利点は、既知の装置が所定の風速およびうねりまでしか展開できないのに対し、かなり不利な条件で作業を行うことができることである。風力タービンの組立時間を大幅に短縮することができる。これにより、たとえば、ＨＳ＝２ｍ（有効波高２ｍ）までの運用上のうねり、たとえばＨＳ＝２．５ｍまたは３ｍまでのうねりでもコンポーネントを配置することが可能になる。その他、船舶寸法、船舶形状、波長も関係する。

本発明の一実施形態では、ガイドフレームは、一方の側で中間構造に旋回可能に接続され、ガイドフレームは、角度調整手段を使用して中間構造に対して異なる角度位置にもたらされ得る。これにより、風力タービンタワーと巻き上げられたコンポーネントとの間の接続を実現することが可能になり、風力タービンタワーの周辺部分との最適な係合が可能になる。このように、接続には一定の柔軟性も組み込まれており、これは、コンポーネントと風力タービンタワーとの間の最初のわずかな位置合わせを橋渡しするために重要である。

この装置は、巻き上げケーブルまたはそれに接続された吊り上げツールの延長と見なすことができ、この実施形態では、風力タービンタワーと巻き上げられたＷＴＧコンポーネントとの間に機械的な「ソフト」接続をもたらす。接続の剛性は、ガイドフレームの剛性や、そこで使用される（横の）ビームなど、多くの要因、適用された枢動接続の特性；ガイドフレームと中間構造の間のバネの使用の可能性；ガイドフレームと中間構造の間に任意に適用される（油圧、空気圧、および／または電動）シリンダーの特性；また、一定の弾性を有することができる係合手段の特性に依存する。

したがって、本発明の一実施形態では、中間構造に対する角度位置の間で減衰しながらガイドフレームを移動させるように構成された角度調整手段を装置に設けることが可能である。これにより、巻き上げられたコンポーネントと風力タービンタワーの間の相対運動が吸収され、減衰される。

角度調整手段がガイドフレームを中間構造に対して固定された角度位置に保持するように構成される別の実施形態を提供することも可能である。この実施形態では、ガイドフレームと中間構造との間の接続は実質的に剛性であり、位置決めツールを介して風力タービンタワーに一時的に接続されたコンポーネントと風力タービンタワーとの間の可能な相対運動は、巻き上げケーブルによって吸収される。

角度調整手段は、当業者に知られている任意の方法で構成することができる。一実施形態において、角度調整手段が、中間構造とガイドフレームとの間に配置された少なくとも１つのスペーサを備えることは実際的な利点を有し、このスペーサは長さが可変であり、したがって、中間構造とガイドフレームとの間の角度位置を変化させることができる。適切な実施形態は、油圧シリンダーの形態の少なくとも１つのスペーサを有する。電動シリンダーや空気圧シリンダーなど、スプリングバックの異なる構造のスペーサも設けることができる。油圧シリンダー以外のツールをベースにしたスペーサも可能である。

装置と風力タービンタワーとの間の最初の「ソフトな」接続が形成されるとすぐに、係合手段は、風力タービンタワーの周辺部分と係合することができ、接続をもたらし、力を風力タービンタワーに伝達できるようにする。ここでは、係合手段が風力タービンタワーの上部に係合することが有利であり、上部は一般に風力タービンタワーの上半分、より好ましくは長さの上部４０％、さらにより好ましくは長さの上部３０％、さらにより好ましくは長さの上部２０％、最も好ましくは長さの上部１０％である。長さは、風力タービンタワーが海面から出ている部分の長さである。

風力タービンタワーの係合の高さ、したがって風力タービンタワーの長手方向で係合手段がカバーする距離は、実用的な制限内で選択することができる。たとえば、力のモーメントを吸収する必要がある場合、決定された距離が重要になる場合がある。風力タービンタワーにかかる水平方向の力がそれぞれ１０ｔ（１００ｋＮ）から２０ｔ（２００ｋＮ）になり、吊り上げポイント（または巻き上げビーム）が、風力タービンタワー上またはタワーでの係合点よりもそれぞれ２０ｍから２５ｍ高い位置にある場合、ツールによって吸収および伝達される典型的な力のモーメントは、たとえば２０００ｋＮｍから５０００ｋＮｍになる。風力タービンタワーの長手方向で係合手段がカバーする適切な距離は、例えば風力タービンタワーの高さの２０％、より好ましくは高さの１５％、最も好ましくは高さの１０％である。

係合の第１の実施形態では、係合手段は、風力タービンタワーの周囲の１８０°以下の周囲角度にわたって延在する周辺部分と係合するように構成される。この実施形態では、風力タービンタワーに対する船舶のオフセットが比較的小さいため、実質的に水平方向の力が風力タービンタワーに加えられることを確実にすることができる。このような力の動的平衡により、風力タービンタワーに対する巻き上げられたコンポーネントの相対的な動きを吸収するか、ある程度まで補償することができる。

係合手段の第２の実施形態では、風力タービンタワーの周囲の１８０°を超える周囲角度にわたって延在する周辺部分と係合するように構成される、好ましくは実質的に全周にわたって延在する係合手段が提供される。これにより、巻き上げられたコンポーネントと風力タービンタワーとの間の一時的な接続が提供され、実質的にすべての水平方向に力を伝達できる。

機械的接続がもたらされた瞬間から、本発明の装置、特にその位置決めツールは、実施形態において、コンポーネントが結合されなければならない受容フランジに対してコンポーネントフランジを回転方向に位置合わせするのを任意に補助することもできる。本発明の装置、特にその位置決めツールにより、実施形態によれば、風力タービンタワーに結合されていない状態で、すでに接続されているコンポーネントに垂直方向の力を加えることも可能である。このような垂直方向の力は減衰を提供し、コンポーネントの許容できない衝撃荷重を防ぐのに役立つ。

一実施形態では、係合手段自体は、バンパー、ロール、ホイール、キャタピラトラック、吸盤、支持ストラップ、およびそれらの組み合わせから選択される。ここでは、係合手段は、風力タービンタワーに作用する力に耐えることができるように構成されている。

本発明によれば、位置決めツールの中間構造は、巻き上げケーブルへの接続を提供する。中間構造は、ここで、巻き上げまたは吊り下げられたコンポーネントとガイドフレームの間に幾何学的なブリッジを形成し、それによって風力タービンタワーへの一時的な接続が形成される。

一実施形態では、中間構造がコンポーネント用の巻き上げフレームを備えることが可能である。巻き上げフレームや巻き上げヨークを使用すると、吊り上げるコンポーネントに合わせて使えて便利である。風力タービン用風力タービンブレードの巻き上げ・吊り上げには、特に巻き上げヨークの使用が有利である。ローターブレードは、本来軽量でなければならず、繊維強化プラスチックで製造することが望ましいため、一般的に脆弱である。巻き上げるコンポーネントを傷めない巻き上げヨークを採用することができる。

中間構造の幾何学的形状は、タワーへの最適な力の伝達を得ることができるように、係合される風力タービンタワーの周辺部分に対して最適な方法でガイドフレームを配置できるように選択することができる。

補助手段を追加することなく、本発明による装置を適用することが可能である。しかし、補助装置、特にタグライン付きのタガーウィンチを船に装備することが不可欠な場合がある。これは巻き上げ手段も備えている。タグラインを使用して、吊り上げられたコンポーネントを係合させ、さらに制御下に置くことができる。タグラインは利用可能なタガーウィンチで締めたり繰り出したりされる。

本発明による装置は、風力タービンタワー上に風力タービンのコンポーネントを配置するのに特に適しており、このコンポーネントは、ナセル、風力タービンブレードおよび／またはローターを含む。特に装置の中間構造は、特定のコンポーネントごとに適応可能である。

本発明の別の態様によれば、この目的のために、以下のステップを含む方法が提供される：
巻き上げ手段を提供するステップ
巻き上げ手段の巻き上げケーブルによって、配置されるコンポーネントを取り上げるステップであって、位置決めツールがその中間構造を介して巻き上げケーブルに接続され、位置決めツールのガイドフレームが一方の側で中間構造に接続され、もう一方の側には係合手段が設けられている、ステップ
巻き上げ手段を使用して、巻き上げたコンポーネントを風力タービンタワーの近くに運ぶステップ
風力タービンタワーの周辺部分を位置決めツールの係合手段に係合させるステップ
コンポーネントを風力タービンタワーに配置するステップ、および
周辺部分から係合手段を除去するステップ。

巻き上げ手段で巻き上げたコンポーネントは、風力タービンタワーの頂部付近に持ち込むことが好ましい。

一実施形態は、巻き上げケーブルからの中間構造の吊り下げが力のモーメントを吸収する方法に関する。

この方法の一実施形態では、ガイドフレームはさらに、一方の側で中間構造に枢動可能に接続でき、ガイドフレームは、角度調整手段を使用して中間構造に対して異なる角度位置に移動できる。

巻き上げられたコンポーネントと風力タービンタワーとの間の結合を実現できるようにするために、コンポーネントは最終的に、たとえば風力タービンタワーの接続フランジと位置合わせされる必要がある。一実施形態は、角度調整手段がガイドフレームを中間構造体に対する角度位置の間で減衰しながら移動させるという特徴を有する。

別の実施形態では、角度調整手段がガイドフレームを中間構造体に対して固定された角度位置に保持することも可能である。これは、結合直前に特に重要である。

角度調整手段は、中間構造とガイドフレームとの間に配置され、長さが変化し、したがって中間構造とガイドフレームとの間の角度位置を変化させる少なくとも１つのスペーサを備えることができる。一実施形態では、適切なスペーサは、油圧、空気圧または電動シリンダーを含む。

係合手段は、風力タービンタワーの周囲の１８０°周囲角度にわたって延在する周辺部分と係合することができるが、この方法の他の実施形態では、係合手段は、風力タービンタワーの周囲の１８０°以上の周囲角度、好ましくは、実質的に全周にわたって延在する周辺部分と係合することができる。

場合によっては、巻き上げガイドフレームを介してコンポーネントを巻き取ることもできる。このような場合、巻き上げガイドフレームは、巻き上げケーブルを位置決めツールに接続する中間構造の一部を形成する。

風力タービンブレードが取り付けられる実施形態では、風力タービンブレードは、風力タービンのハブに実質的に水平な位置で取り付けることができる。この位置を３時位置とも言う。

別の実施形態は、コンポーネントが風力タービンブレードを備え、風力タービンブレードが垂直方向に対して実質的に０°の角度で風力タービンのハブに取り付けられる方法に関する。この位置を６時位置とも言う。

発明された装置は、風速１２ｍ／ｓ以上までの洋上風力タービンの組み立てを可能にする。一方既知の装置ではマストとナセルは、風速１０ｍ／ｓまで完全なローター（３つのブレードが取り付けられているハブ）は、最大で９ｍ／ｓ、ハブと２つの事前に取り付けられたブレードを有するナセル（いわゆるバニーイヤー方式）は最大約９ｍ／ｓ、個々の風力タービンブレードは最大８ｍ／ｓで組み立てることができる。

コンポーネントから構築された風力タービンを海に配置するために装置が適用される場合、作業は、より安定性を提供する（浮き）船またはジャッキアッププラットフォームから行うことが好ましい。風力タービンタワーはすでに海上にある。

ここで、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。

タービンタワーの周りに配置された本発明による装置の一実施形態の概略斜視図である。 タービンタワーの周りに配置された本発明による装置の別の実施形態の概略斜視図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図３Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図４Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図５Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図６Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図７Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図８Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図９Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１０Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の一実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１１Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明の別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１２Ａに示されるステップの概略上面図である。 図１２Ａ～１６Ａに示される本発明の実施形態のステップの概略斜視図である。 本発明の別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１３Ａに示されるステップの概略上面図である。 本発明の別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１４Ａに示されるステップの概略上面図である。 本発明の別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１５Ａに示されるステップの概略上面図である。 本発明の別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１６Ａに示されるステップの概略上面図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１７Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１８Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図１９Ａに示されるステップの概略背面図である。 図１７Ａ～２２Ａに示される本発明の実施形態のステップの概略斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図２０Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図２１Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図２２Ａに示されるステップの概略背面図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図２３Ａに示されるステップの概略正面図である。 図２３Ａ～２５Ａに示される本発明の実施形態のステップの概略斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図２４Ａに示されるステップの概略正面図である。 本発明のさらに別の実施形態による方法のいくつかのステップの概略側面図である。 本発明の実施形態による、図２５Ａに示されるステップの概略正面図である。

同じまたは類似のコンポーネントは、図において同じ参照番号で示されている。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による装置１が示されており、装置１は、タービンタワー３上にタービンのナセルを配置するように構成されている。ナセル２には、風力タービンブレードを配置できる開口部２１を有するハブ２０が設けられている。ナセル２の下側に接続フランジ２２が設けられている。接続フランジ２２の下側には、位置決めピン２３とボルト穴２４が設けられている。接続フランジ２２を使用することで、風力タービンタワー３の上部にナセル２を接続することができる。

装置１は、ナセル２を持ち上げることができる多数の巻き上げケーブル（１０ａ、１０ｂ）を備える。図示の実施形態では、巻き上げケーブル１０ａは、巻き上げ手段（図示せず）、例えば吊り上げクレーンの巻き上げケーブル１２から吊り下げられた巻き上げブロック１１に接続されている。巻き上げケーブル１０ａには位置決めツール（１４、１５）が接続されている。位置決めツール（１３、１４、１５）は、中間構造を備え、その形状は、配置するコンポーネントに依存し、図１によれば巻き上げビーム１３として具現化されている。巻き上げケーブル１０ｂは、巻き上げビーム１３を配置されるナセル２に接続する。位置決めツール（１３、１４、１５）は、さらにガイドフレーム１４を備え、このガイドフレーム１４は、一方の側で巻き上げビーム１３に接続され、他方の側に風力タービンタワー３の周辺部分３ａと係合するための係合手段１５を備える。

図１に示される実施形態では、係合手段１５は、風力タービンタワー３の周方向３０に配置され、ガイドフレーム１４上に配置される多数のロール１５ａを備える。ガイドフレーム１４自体は、垂直方向３１に延び、水平に延びる横ビーム１４ｃに接続された２つのサイドアーム（１４ａ、１４ｂ）を備える。ガイドフレーム１４は、一方の側で旋回接続部（１３ａ、１３ｂ）によって巻き上げビーム１３に旋回可能に接続されている。ガイドフレーム１４は、矢印１７で概略的に示すように、角度調整手段１６を使用して、巻き上げビーム１３に対して異なる角度位置に移動することができる。

角度調整手段１６は、ガイドフレーム１４を、減衰しながら巻き上げビーム１３に対する角度位置の間で移動させるように構成されている。この目的のために、角度調整手段１６は、横ビーム１６ｃの両側に配置され、ガイドフレーム１４のサイドアーム（１４ａ、１４ｂ）に係合する２つの、例えば油圧シリンダ（１６ａ、１６ｂ）を備え、油圧シリンダ（１６ａ、１６ｂ）の長手方向１８に力をかけることができる。ガイドフレーム１４が巻き上げビーム１３に対して固定角度位置に保持されるように、油圧シリンダ（１６ａ、１６ｂ）を制御することも可能である。油圧シリンダー（１６ａ、１６ｂ）は、巻き上ビーム１３とガイドフレーム１４との間に配置されるスペーサとして機能し、長さが可変であり、巻き上げビーム１３とガイドフレーム１４との間の角度位置を変えることができる。

図２は、係合手段１５が、風力タービンタワー３の周方向３０に配置され、ガイドフレーム１４上に配置される多数の支持ストラップ１５ｂを備える別の実施形態を示す。ガイドフレーム１４自体は、垂直方向３１に延び、水平に延びる横ビーム１４ｃに接続された２つのサイドアーム（１４ａ、１４ｂ）を備える。ガイドフレーム１４は、この実施形態では横ビーム１４ｃの外端に位置する旋回接続部（１３ａ、１３ｂ）によって、一方の側で巻き上げビーム１３に旋回可能に接続されている。ガイドフレーム１４は、角度調整手段１６を使用して、矢印１７で概略的に示すように、巻き上げビーム１３に対してさまざまな角度位置に配置することができる。角度調整手段１６は、巻き上げビーム１３とガイドフレーム１４との間に配置されたバネ１６ｄによって模式的に示されている。

図１に示す実施形態と図２の実施形態の両方において、係合手段１５は、風力タービンタワー３の周囲の約１８０°の周囲角度にわたって延びる周辺部分３ａと係合するように構成される。図示されていない実施形態では、風力タービンタワー３の周囲の１８０°を超える周囲角度にわたって延在し、好ましくは実質的に全周囲にわたって延在する周辺部分と係合するように、係合手段１５を構成することも可能である。

図３Ａ～１１Ａおよび図３Ｂ～１１Ｂを参照すると、風力タービンタワー３上にタービンのナセル２を配置する方法の異なるステップが示されている。図示の実施形態では、ガイドフレーム１４のサイドアーム（１４ａ、１４ｂ）は、巻き上げビーム１３の外端に旋回可能に（１３ａ、１３ｂ）接続されている。

図３Ａは、巻き上げケーブル１０ａから吊り下げられ、ガイドフレーム１４（サイドアーム１４ａおよび１４ｂを有する）が旋回可能に接続される巻き上げビーム１３を示す。ガイドフレーム１４は、角度調整手段１６（油圧シリンダー（１６ａ、１６ｂ）またはバネ接続１６ｄなど）によって第１の角度位置に保持され、ガイドフレーム１４は、支持ビーム１３の長手方向と約４５°の角度１９を形成する。図３Ｂは、図３Ａのセットアップを右から見たもので、ナセル２の背面図を示す。ナセル２は、適切な支持体（図示せず）で地面４上に配置されている。装置１は、吊り上げクレーン（図示せず）でナセル２に向かって図４Ａおよび４Ｂに示される位置に下げられ、係合手段１５（１５ｂ）は、ナセル２の下側に位置する。次に、ナセル２を巻き上げケーブル１０ｂに接続し、ガイドフレーム１４を角度調整手段１６ｄによって第２の角度位置に配置し、ガイドフレーム１４は、支持ビーム１３の長手方向と約９０°の角度１９を形成し、ナセル２は、巻き上げケーブル１０ｂによって持ち上げられる（図５Ａおよび５Ｂ）。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ナセル２は、タービンタワー３の頂部付近に持ち込まれ、支持ストラップ１５ｂの形態の係合手段１５は、係合される風力タービンタワー３の周辺部分３ａの位置に位置する。次に、周辺部分３ａが支持ストラップ１５ｂによって係合され、必要に応じて、ガイドフレーム１４は、（移動中の）ナセル２と（安定した）風力タービンタワー３との相対的な動きに伴って、ある程度の減衰を伴って一緒に変位することができる。次に、角度調整手段１６（バネ１６ｄまたは油圧シリンダー１６ａ、１６ｂ）は、ナセル２のフランジ２２と風力タービンタワー３の対応するフランジとの間が接触し、その後接続することができるように、ナセル２と風力タービンタワー３との間の相対運動が非常に小さくなるまで、ガイドフレーム１４および係合手段１５を、風力タービンタワー３に対して比較的タイトに移動させる。

このような接続は、図８Ａおよび８Ｂに示されており、対応するフランジが互いに接触するまでナセル２をクレーンで下降させることによって得られる。位置決めピン２３は、フランジ２２を風力タービンタワーフランジの対応する開口部と周方向３０に位置合わせするために使用される。図９Ａと図９Ｂによると、接続はボルト接続２５によって行われ、巻き上げビーム１３がわずかに下げられ、巻き上げケーブル１０ｂがたるみ、ナセル２から取り外すことができる。

図１０Ａおよび１０Ｂを参照すると、方法の後続のステップで、支持ストラップ１５ｂがガイドフレーム１４から取り外され、ガイドフレーム１４がクレーンによってナセル２に沿って上方に動かされる。図１１Ｂによれば、このステップは、一実施形態では、サイドアーム（１４ａ、１４ｂ）を横ビーム１４ｃに接続して横平面３３内で枢動させ、それを外側旋回位置にすることによって容易にすることができる。しかし、これは必須ではない。

図１２Ａ～１６Ａおよび図１２Ｂ～１６Ｂを参照すると、風力タービンタワー３上の風力タービンのナセル２上に風力タービンブレード５をいわゆる３時の位置に配置する方法の異なるステップが示されている。

図１２Ａは、巻き上げケーブル１０ａから吊り下げられ、その形状が上述の目的に適合された位置決めツールを示す。位置決めツールは、巻き上げケーブル１０ａから吊り下げられた中間構造（１３、４０、４１、４２）を備え、中間構造は、巻き上げビーム１３を備え、巻き上げビーム１３には、垂直下向きに走る２つの支持ビーム（４０、４１）の間に挟んだ状態の水平に走る支持ビーム４２が固定的に接続されている。図１２Ｂは、図１２Ａのセットアップの上面図を示し、水平支持ビーム４２がビーム１３を支持するために固定角度４５で延びることを示す。位置決めツールは、一方の側で中間構造（１３、４０、４１、４２）に接続され、他方の側に、多数の支持ストラップ１５ｂの形態の係合手段１５が設けられたガイドフレーム４４（横ビーム４４ｃに接続されたサイドアーム４４ａ、４４ｂを有する）。

装置１は、風力タービンブレード５に向かってクレーン（図示せず）で下げられ、スリング４６を使用してそこに接続される。風力タービンブレード５の重心５０は、ここでは巻き上げブロック１１のほぼ真っ直ぐ下にあり、それによって風力タービンブレード５はほぼ水平位置に向けられる。係合手段１５（１５ｂ）は、風力タービンブレード５の下にある。

次に、風力タービンブレード５は、スリング４６によって持ち上げられ、図１３Ａおよび１３Ｂに示すように、風力タービンタワー３の頂部付近に運ばれ、支持ストラップ１５ｂの形態の係合手段１５が、係合される風力タービンタワー３の周辺部分３ａの位置にある。この位置は、図１２Ｃにも斜視図で示されており、係合手段は、支持ロール１５ｃとして示されている。次に、周辺部分３ａは、支持ストラップ１５ｂによって係合され、ガイドフレーム４４（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ）は、必要に応じて、風力タービンブレード５と（安定した）風力タービンタワー３との相対的な動きと一緒に、減衰しながら変位することができる。

図１５Ａおよび１５Ｂによれば、風力タービンブレードは、ナセル２のハブ２０の開口部２１に向かって実質的に水平または３時の位置に移動され、そこに受け入れられて固定され、支持ストラップ１５ｂは、風力タービンタワー３に係合し続ける。

図１６Ａおよび１６Ｂを参照すると、方法の後続のステップでは、いったん接続が行われると、スリング４６が取り外され、ガイドフレーム４４および支持ストラップ１５ｂが風力タービンタワー３の周囲から取り外され、クレーンを使用してナセル２のハブ２０に取り付けられた風力タービンブレード５に沿って取り外される。

図１７Ａ～２２Ａおよび図１７Ｂ～２２Ｂを参照すると、風力タービンタワー３上の風力タービンのナセル２上のいわゆる６時の位置に風力タービンブレード５を配置する方法の異なるステップが示されている。

図１７Ａは、巻き上げケーブル１０ａから吊り下げられた位置決めツールを示しており、その幾何学的形状は、述べられた目的に適合されている。位置決めツールは、巻き上げケーブル１０ａから吊り下げられた中間構造（１３、５０、５１、５２、５３）を備え、中間構造は、水平に走る２つの支持ビーム（５０、５１）を間に挟んだ、ヒンジ５３の周りで垂直面内で回転可能な支持ビーム５２が接続された巻き上げビーム１３を備える。図１７Ｂは、図１７Ａのセットアップの上面図を示している。位置決めツールは、一方の側で中間構造（１３、５０、５１、５２、５３）に接続され、他方の側に、多数の支持ストラップ１５ｂの形態の係合手段１５が設けられたガイドフレーム５４（横ビーム５４ｃに接続されたサイドアーム５４ａ、５４ｂを有する）。

装置１は、風力タービンブレード５に向かってクレーン（図示せず）で下げられ、スリング４６を使用してそこに接続される。風力タービンブレード５の重心５０は、ここでは巻き上げブロック１１のほぼ真っ直ぐ下にあり、それによって風力タービンブレード５は最初にほぼ水平位置に向けられる。

図１８Ａおよび１８Ｂを参照すると、ガイドフレーム５４は、支持ビーム５０と５２との間に配置され、油圧シリンダー（５６ａ、５６ｂ）の形態をとる角度調整手段５６によって、図１７Ａおよび１７Ｂに示される第１の角度位置から第２の角度位置にもたらされる。ここで、ガイドフレーム５４は、支持ビーム１３の長手方向と約９０°の角度５９を形成する。係合手段１５（１５ｂ）は、風力タービンブレード５の下に位置する。図１８Ｂは、この位置を上から見た図である。

次いで、風力タービンブレード５は、スリング４６によって持ち上げられ、図１９Ａおよび１９Ｂに示されるように、実質的に垂直な位置にもたらされ、風力タービンタワー３の頂部に近づけられる。支持ストラップ１５ｂの形態の係合手段１５は、係合される風力タービンタワー３の周辺部分３ａの位置にある。この位置は、図１９Ｃの斜視図にも示されており、係合手段は、支持ロール１５ｃとして示されている。

図２０Ａおよび２０Ｂによれば、周辺部分３ａは、支持ストラップ１５ｂによって係合され、ガイドフレーム５４（５４ａ、５４ｂ、５４ｃ）は、必要に応じて、風力タービンブレード５および（安定した）風力タービンタワー３との相対的な動きと一緒に、いくらか減衰しながら一緒に変位することができる。図２０Ｂは、この位置の正面図を示している。

図２１Ａおよび２１Ｂによれば、風力タービンブレード５は、ナセル２のハブ２０の開口部２１に向かって実質的に垂直または６時の位置に移動され、そこに受け入れられて固定され、支持ストラップ１５ｂは、風力タービンタワー３に係合し続ける。

図２２Ａおよび２２Ｂを参照すると、方法の後続のステップでは、いったん接続が行われると、スリング４６が取り外され、ガイドフレーム５４および支持ストラップ１５ｂが風力タービンタワー３の周囲から取り外され、クレーンを使用してナセル２のハブ２０に取り付けられた風力タービンブレード５に沿って取り外される。

図２３Ａ～２５Ａおよび図２３Ｂ～２５Ｂを参照すると、風力タービンタワー３上の風力タービンのナセル２上に３つの風力タービンブレード５のローター６を配置する方法の異なるステップが示されている。ローター６は、３枚（または２枚、または３枚以上）の風力タービンブレード（５ａ、５ｂ、５ｃ）が既に配置されたハブを備える。

図２３Ａは、巻き上げケーブル１０から吊り下げられ、その形状が上記の目的に適合された位置決めツールを示す。位置決めツールは、巻き上げケーブル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）から吊り下げられた中間構造（６０、６１、６２、６３）を備え、中間構造は、水平支持ビーム６３を介して下方に向けられた支持ビーム６０を備え、支持ビーム６０には、ヒンジ６１を中心に垂直面内で回転可能な支持ビーム６２が接続されている。図２３Ｂは、図２３Ａのセットアップの正面図を示している。位置決めツールは、一方の側で中間構造（６０、６１、６２、６３）に接続され、他方の側に、多数の支持ストラップ１５ｂの形態の係合手段１５が設けられたガイドフレーム６４（横ビーム６４ｃに接続されたサイドアーム６４ａ、６４ｂを有する）。必要に応じて、油圧シリンダー６５の形態のオプションの角度調整手段が、水平方向に対する支持ビーム６２の角度位置を変更および設定することができる。図２３Ｃは、図２３Ａおよび図２３Ｂに示した位置を斜視図で示している。係合手段は、ここでも支持ロール１５ｃとして具現化されている。さらに、水平支持ビーム６３は、巻き上げケーブル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が三角形を形成するように、巻き上げケーブル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）で吊り下げられていることに留意されたい。中間構造（６０、６１、６２、６３）の吊り下げは、これにより力のモーメントをある程度吸収することができる。

装置１は、クレーン（図示せず）でローター６に向かって下降し、巻き上げーブル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）をハブ２０に取り付けることによってローター６に接続される。この位置は図２３Ａおよび２３Ｂに示されており、ローター６は、風力タービンタワー３の頂部付近に持ち込まれており、支持ストラップ１５ｂの形態の係合手段１５は、係合される風力タービンタワー３の周辺部分３ａの位置にある。

図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、周辺部分３ａは、支持ストラップ１５ｂによって係合され、ガイドフレーム６４（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）は、必要に応じてローター６と（安定した）風力タービンタワー３との相対的な動きと一緒に、いくらか減衰しながら変位することができる。図２４Ｂは、この位置の正面図を示している。図２４Ａおよび２４Ｂによると、ローター６は、ハブ２０とともにナセル２に移動し、ナセル２に固定され、支持ストラップ１５ｂまたは支持ロール１５ｃは、風力タービンタワー３に係合し続ける。

図２５Ａおよび２５Ｂを参照すると、方法の後続のステップでは、いったん接続が行われると、巻き上げケーブル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）がローター６から取り外され、ガイドフレーム６４および支持ストラップ１５ｂがローター６の周囲から取り外され、クレーンを使用してナセル２に取り付けられたローター６に沿って取り外される。

１ 装置
２ ナセル
３ 風力タービンタワー
３a 周辺部分
５ 風力タービンブレード
６ ローター
１０ａ 巻き上げケーブル
１１ 巻き上げブロック
１２ 巻き上げケーブル
１３ 位置決めツール、巻き上げビーム
１４ 位置決めツール、ガイドフレーム
１４ａ、１４ｂ サイドアーム
１４ｃ 横ビーム
１５ 位置決めツール、係合手段
１５ａ ロール
１５ｂ 支持ストラップ
１５ｃ 支持ロール
１６ 角度調整手段
１６ａ、１６ｂ 油圧シリンダー
２０ ハブ
２１ 開口部
２２ 接続フランジ
２３ ピン
２４ ボルト穴
２５ ボルト接続
４０、４１ 支持ビーム、中間構造
４２ 水平支持ビーム、中間構造
４４ ガイドフレーム
４４ａ、４４ｂ サイドアーム
４４ｃ 横ビーム
４６ スリング

Claims (27)

1. 風力タービンのコンポーネントを風力タービンタワーに配置するための装置であって、前記装置は、前記コンポーネントを持ち上げる巻き上げケーブルを有する巻き上げ手段と、前記巻き上げケーブルおよび前記巻き上げケーブルに接続された中間構造に接続された位置決めツールと、一側が前記中間構造に接続され、かつ他側に前記風力タービンタワーの周辺部分と係合するための係合手段が設けられたガイドフレームと、を備える、装置。
2. 前記巻き上げケーブルからの前記中間構造の吊り下げが力のモーメントを吸収することができる、請求項１に記載の装置。
3. 前記ガイドフレームは、一側で前記中間構造に旋回可能に接続され、前記ガイドフレームは、角度調整手段を使用して、前記中間構造に対して異なる角度位置になることができる、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記角度調整手段は、前記中間構造に対する角度位置の間で、減衰しながら前記ガイドフレームを移動させるよう構成されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記角度調整手段は、前記中間構造に対して固定された角度位置に前記ガイドフレームを保持するよう構成されている、請求項３に記載の装置。
6. 前記角度調整手段は、前記中間構造および前記ガイドフレームの間に配置された少なくとも１つのスペーサを備え、前記スペーサは、長さが可変であり、したがって前記中間構造および前記ガイドフレーム間の前記角度位置を変化させる、請求項３～５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つのスペーサが、油圧、空気圧および／または電動シリンダーを備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記係合手段は、前記風力タービンタワーの周囲の１８０°以下の周囲角度にわたって延在する周辺部分と係合するよう構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記係合手段は、前記風力タービンタワーの周囲の１８０°を超える周囲角度にわたって延在する、好ましくは、実質的に全周にわたって延在する周辺部分と係合するよう構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記係合手段は、バンパー、ロール、ホイール、キャタピラトラック、吸盤、支持ストラップ、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記中間構造が前記コンポーネントのための巻き上げフレームを備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記風力タービンの前記コンポーネントがナセル、風力タービンブレードおよび／またはローターを備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 風力タービンのコンポーネントを風力タービンタワーに配置する方法であって、前記方法は、
    巻き上げ手段を設けるステップと、
    配置される前記コンポーネントを前記巻き上げ手段の巻き上げケーブルによって持ち上げるステップであって、位置決めツールがその中間構造を介して前記巻き上げケーブルに接続され、前記位置決めツールのガイドフレームは、一側で前記中間構造に接続され、かつ他側には、係合手段が設けられている、ステップと、
    前記巻き上げ手段を使用して、持ち上げた前記コンポーネントを前記風力タービンタワーの近くに運ぶステップと、
    前記風力タービンタワーの周辺部分を前記位置決めツールの前記係合手段に係合するステップと、
    前記コンポーネントを前記風力タービンタワーに配置するステップと、；
    前記周辺部分から前記係合手段を取り外すステップと、
    を備える、方法。
14. 前記巻き上げケーブルからの前記中間構造の吊り下げが力のモーメントを吸収する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ガイドフレームは、一側で前記中間構造に旋回可能に接続されることができ、前記ガイドフレームは、角度調整手段を使用して、前記中間構造に対して異なる角度位置になることができる、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記角度調整手段は、前記中間構造に対する角度位置の間で、減衰しながら前記ガイドフレームを移動させる、請求項１５に記載の方法。
17. 前記角度調整手段は、前記中間構造に対して固定角度位置に前記ガイドフレームを保持する、請求項１５に記載の方法。
18. 前記角度調整手段は、前記中間構造および前記ガイドフレームの間に配置された少なくとも１つのスペーサを備え、前記スペーサは、長さが変わり、したがって前記中間構造および前記ガイドフレーム間の前記角度位置を変化させる、請求項１５～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つのスペーサが、油圧、空気圧および／または電動シリンダーを備える、請求項１８に記載の方法。
20. 前記係合手段は、前記風力タービンタワーの周囲の１８０°以下の周囲角度にわたって延在する周辺部分と係合する、請求項１３～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記係合手段は、前記風力タービンタワーの周囲の１８０°を超える周囲角度にわたって延在する、好ましくは、実質的に全周にわたって延在する周辺部分と係合する、請求項１３～１９のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記周辺部分は、バンパー、ロール、ホイール、キャタピラトラック、吸盤、支持ストラップ、およびそれらの組み合わせから選択される前記係合手段と係合する、請求項１３～２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記中間構造が前記コンポーネントのための巻き上げフレームを備える、請求項１３～２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記風力タービンの前記コンポーネントがナセル、風力タービンブレードおよび／またはローターを備える、請求項１３～２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記コンポーネントが風力タービンブレードを備え、前記風力タービンブレードが実質的に水平の位置で前記風力タービンのハブに取り付けられる、請求項２４に記載の方法。
26. 前記コンポーネントが風力タービンブレードを備え、前記風力タービンブレードが垂直方向に対して実質的に０°の角度で前記風力タービンのハブに取り付けられる、請求項２４に記載の方法。
27. 前記コンポーネントは、船舶、特に浮遊プラットフォームから、海上の風力タービンタワーに沖合で取り付けられる、請求項１３～２６のいずれか一項に記載の方法。

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