JP2024504578A

JP2024504578A - 水平パイルの変位

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Publication number: JP2024504578A
Application number: JP2023540473A
Authority: JP
Inventors: サドハナ，プラテーク
Original assignee: マグレガーノルウェーアクティーゼルスカブ
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2024-02-01
Also published as: CA3203869A1; KR20230128046A; EP4271917A1; BR112023013214A2; AU2021412309A1; WO2022144253A1; US20240068448A1; AU2021412309A9; CN116964322A; MX2023007898A; NO20201444A1

Abstract

本発明は、ベースフロアに平行な水平配向パイルを変位させる方法および前記方法に用いるためのパイル変位システムに関する。この方法は、パイルをパイル支持ユニット上に配置するステップと、パイルの重量が外部支持構造に移動されるまで、高さ調節可能な支持体をベースフロアに向かって下降させるステップと、外部支持構造から離れる方向における距離だけ１つのパイル支持ユニットを移動させるステップと、パイルの重量が第１のサブシステムに移動されるまで高さ調節可能な支持体を上昇させるステップと、外部支持構造に向かう方向にパイル支持ユニットを移動させ、これによりパイルの位置を長手方向軸に沿ってさらに外部支持構造に向かって移動させるステップと、を含んでいる。【選択図】図１

Description

本発明は、水平配向パイル、特に管状風力タービンモノパイルを変位させるための方法、および、前記方法に用いるためのパイル変位システムに関する。

海中における、風力タービンモノパイル（ＭＰ）、即ち、洋上風力タービンの基礎の設置は、数十年にわたって実施されてきた。例えば、特許文献１を参照されたい。

特許文献２に例示されるように、ＭＰ（モノパイル）は、通常、輸送船舶のデッキ上で水平に、設置場所まで輸送される。船舶が所定の位置に置かれて安定化されると、各ＭＰは、垂直位置に持ち上げられ、その後、通常、重いリフトクレーンおよび専用の建て起こし機（up-ending tool）を用いて、海底と接触するまで下降される。各ＭＰが正しい位置に位置決めされると、各ＭＰは、通常、ハンマー工具を用いて海底に打ち込まれる。

輸送船舶上で取り扱われる殆どの貨物や工具と比較して、風力タービンの基礎として使用されるパイルは、大型で重量があり、したがって、それらの停留位置（parking positions）からデッキ上で操作することは困難である。

モノパイルなどの大型で細長い物体をデッキ上で水平方向に操作するための幾つかのシステムおよび方法が、既に記載されている例えば、特許文献３には、パイル輸送を容易にし、デッキ上のクレーンの持ち上げ作業の必要性を低減する方法が記載されている。この既知の解決策のパイルは、パイルの周囲を覆う専用の枠組みに配置される。これらの枠組みは、水平方向への移動を可能にするホイールまたはピニオンを含んでいる。水平パイル変位の他の解決策については特許文献４、特許文献５、特許文献６、および特許文献７を参照されたい。

特開平１３－１２０７９４８号公報国際公開第２０１８／１１７８４６号欧州特許第３０９０１７１号明細書国際公開第２０１４／１５８０２５号国際公開第２０２０／０１１６８１号欧州特許出願公開第３６７０３１８号明細書欧州特許出願公開第３１０９５３１号明細書

これらの既知の解決策の１つの欠点は、重いリフトクレーンなどの他の補助装置の使用なしにはパイル移動が可能ではないことである。複雑さおよび作業コストの増加に加えて、このような補助装置の使用は、精度を低下させ、人間の介入の必要性を増加させるおそれがある。後者はまた、重大な健康被害を伴う場合がある。

したがって、本発明の目的は、パイルをその停留位置から高い精度で変位させることができる方法および関連システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、このようなパイル変位中の人間の介入の必要性を低減し、即ち、高度の自動化を可能にする方法および関連システムを提供することである。

本発明は、主な特許請求の範囲に記載され、従属請求項は、本発明の他の特徴を説明する。

第1の態様において、本発明は、パイル変位システムを用いて、ベースフロアに平行な水平配向パイルを変位させる方法に関する。尚、ここでは、鉄骨ビーム、風力タービン用モノパイル、風力タービン翼などの細長い物体としてパイルを定義している。

パイル変位システムは、パイルの長手方向軸Ｌに沿って互いに隣接して配置された第１のサブシステムおよび第２のサブシステムを備えている。

第１および第２のサブシステムのそれぞれは、高さ調節可能な支持体と、高さ調節可能な支持体上に、パイルの長手方向軸Ｌに沿って移動可能となるように配置されたパイル支持ユニットとを含んでいる。

本発明の方法は、以下のステップを含んでいる：

Ａ：パイルの長手方向軸Ｌがベースフロアに平行に配向されるように、第１および第２のサブシステムのパイル支持ユニット上に、操作対象のパイルを配置するステップと、
Ｂ：パイルの重量の少なくとも一部が少なくとも第１のサブシステムから、第１のサブシステムに隣接して、パイルの長手方向軸Ｌに沿って整列された外部支持構造に移動されるまで、油圧シリンダなどの高さ調節手段を用いて、少なくとも第１のサブシステムの高さ調節可能な支持体をベースフロアに向かって下降させるステップと、
Ｃ：第１のサブシステムのパイル支持ユニットを、外部支持構造から離れる方向における距離だけ移動させるステップであって、この距離は、長手方向軸Ｌに沿った第１のサブシステムの高さ調節可能な支持体の長さ以下である、ステップと、
Ｄ：パイルの重量の少なくとも一部を外部支持構造から移動させて第１のサブシステムに戻すまで、第１のサブシステムの高さ調節可能な支持体をベースフロアから離れる方向に上昇させるステップと、
Ｅ：第１および第２のサブシステムのパイル支持ユニットを、外部支持構造に向かう方向における距離だけ移動させ、これにより、パイルの位置を、その長手方向軸Ｌに沿って、より外部支持構造に向かってシフトさせるステップ。

ステップＣについて、ステップＥにおける距離は、高さ調節可能な支持体の、長手方向軸Ｌに沿った、最小長さ以下である。

パイル変位システムは、好ましくは、少なくともステップＢ～Ｅにおける移動の遠隔操作を可能にする、専用の制御システムに接続される。

本発明の例示的な構成において、本方法は、パイル変位システムを、パイルの長手方向軸Ｌに直交する方向にベースフロアに沿って横方向に移動させるステップをさらに含んでいる。したがって、パイル変位システムは、本構成において、長手方向軸Ｌに平行および長手方向軸Ｌに垂直な２つの主方向に移動するように構成されている。

上記の構成を用いて、そしてステップＡの前に、本方法は、パイル変位システムの最高点が、ベースフロアから、パイル停留支持体内でベースフロア上に格納された隣接水平パイルまでの最小垂直距離よりも低くなるように、高さ調節手段を用いて、高さ調節可能な支持体をベースフロアに向かって下降させるステップと、レールおよび／またはホイールなどの横方向輸送手段を用いて、パイル変位システムをベースフロアに沿って横方向に水平パイルに向かって移動させるステップと、パイル支持ユニットがパイルの真下に位置するように、パイル変位システムをパイルの長手方向軸Ｌに対して横方向に位置合わせするステップとを含んでいてもよい。

尚、高さ調節可能な支持体の上記下降は、横方向移動と同時に行われてもよい。あるいは、支持体を下降させるステップの前後の両方において、横方向移動を行ってもよい。

さらに、パイル停留支持体は、長手方向軸Ｌに沿った距離をおいて配置された２つの停留クレードルを備えてもよく、この距離は、パイルの全長以下である、例えば、クレードル間の距離は、パイル長の８０％以上であってもよい。

本方法は、ステップＡが完了するまで、即ち、パイルがパイル支持ユニット上に配置されるまで、高さ調節可能な支持体を上昇させるステップと、ベースフロアに対するパイルの最下点がパイル停留支持体の最高点よりも高く位置するまで、パイル支持ユニット上のパイルの全重量をともなう高さ調節可能な支持体を上昇させ続け、これにより、望ましくない衝突の危険をおかさずに横方向移動を可能にするステップとをさらに含んでいてもよい。

ステップＡの完了後、ステップＢの前に、本方法は、パイルをともなうパイル変位システムを、外部支持構造に向けて横方向に移動させるステップと、必要に応じて、ベースフロアに対するパイルの最下点が外部支持構造の最高点よりも高くなるまで高さ調節可能な支持体を上昇させて、望ましくない衝突のリスクを排除するステップとをさらに含んでいてもよい。

尚、支持体の上昇は、横方向移動の前および／または横方向移動の間に行われてもよい。

やはりステップＡの後、ただしステップＢの前に、本方法は、パイルの長手方向軸Ｌが外部支持構造の垂直中心面と整列するまで、パイル変位システムを横方向に移動させるステップをさらに含んでいる。垂直中心面は、長手方向軸Ｌに平行に配向されている。

外部支持構造の設計は、垂直中心面を中心とした鏡面対称であることが好ましく、例えば、クレードル形または水平ビームである。この場合、垂直中心面は、長手方向軸Ｌに直交する水平範囲に沿って外部支持構造の中点と交わる平面である。外部支持構造が鏡面対称でない場合、垂直中心面は、外部支持構造の質量中心と交わる垂直平面として定義することができる。あるいは、重心を用いてもよい。

本発明の別の例示的な構成において、ベースフロアは、港と設置場所との間で複数の風力タービンモノパイルを輸送するのに適した船舶の一部を構成するデッキであり、外部支持構造は、デッキに平行でデッキ境界内に少なくとも部分的に位置する水平配向と、デッキ境界の外側の垂直配向との間で、複数のモノパイルのうちの１つを傾斜させるように構成されたパイル建て起こし機の一部を構成する。

パイル建て起こし機は、外部支持構造と等しい垂直高さにある端部支持体をさらに備えてもよく、端部支持体は、外部支持構造と端部支持体とがパイルの長手方向軸Ｌに沿って整列されるように配置される。ここで、ステップＢ～Ｅは、パイル建て起こし機に最も近い位置にあるパイルのパイル端部が端部支持体に当接するまで繰り返される。したがって、この例示的な構成において外部支持構造は、端部支持体とパイル変位システムの第１サブシステムとの間に配置される。

第２の態様において、本発明は、上記の方法ステップのいずれかを少なくとも部分的に実行する命令を含むコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読取可能な媒体に関する。例えば、コンピュータプログラムは、各種動作を制御するモータと通信することにより、少なくとも動作Ｂ～Ｅを制御してもよく、ここで、移動／整列の範囲は、加速度計などの１つ以上の設置センサの測定により設定される。

第３の態様において、本発明は、パイルを変位させるのに適したパイル変位システムに関する。第１の態様に関して、本明細書においてパイルは、鉄骨ビームや風力タービン用モノパイルなどの任意の細長い物体として定義される。

パイル変位システムは、主方向Ｃに沿って互いに隣接して配置された第１サブシステムおよび第２サブシステムを備えている。第１および第２のサブシステムのそれぞれは、高さ調節可能な支持体と、高さ調節可能な支持体上に、主方向Ｃに沿って移動可能となるように配置されたパイル支持ユニットとを備えている。第１のサブシステムのパイル支持ユニットは、主方向Ｃに沿って、第２のサブシステムのパイル支持ユニットと整列している。

使用中、パイル変位システムは、第１の態様に関連して上述した外部支持構造が、その垂直中心面が主方向Ｃに沿って整列された状態で、第１のサブシステムに隣接して位置付けられるように配置されてもよい。

各パイル支持ユニットは、パイルの十分な水平安定性を確保するために、凹状のパイル受容面を備えてもよい。このような凹状パイル受容面は、操作／変位対象のパイルの曲率半径と等しいか、または殆ど等しい曲率半径、例えば、１～３メートルの間の曲率半径を有することが好ましい。

さらに、第１および第２のサブシステムのそれぞれは、使用中に、ベースフロアに対する、高さ調節可能な支持体の高さを調節するための油圧シリンダおよび／またはリニアアクチュエータなどの高さ調節手段を備えてもよい。このような高さ調節手段は、高さ調節可能な支持体とベースフロア／デッキとの間に固定される。

パイル変位システムは、第１および第２のサブシステムの高さ調節可能な支持体が高さ調節手段を介して連結される１つ以上のパイル変位システムベースを更に備えてもよい。好ましくは、第１および第２のサブシステムの両方に、１つのパイル変位ベースが用いられる。しかしながら、各サブシステムのための１つずつのシステムベースもまた、想定され得る。

パイル変位システムベースは、使用中にシステムベースが支持されるベースフロアに沿って横方向に移動可能に構成されてもよい。横移動の方向は、主方向Ｃに直交する。

パイル変位システムベースの、使用中にベースフロアに面する側は、ベースフロア上またはベースフロア内に、主方向Ｃに直交して配向された１つ以上のベースフロアトラック／レール上での制限／案内された移動を可能にするための凹部および／または凸部を備えることができる。凸部は、直線レール上を移動するように構成されたホイールであってもよい。低摩擦スライドバーの使用もまた、想定され得る。

さらに、もしくはあるいは、ベースフロアに沿って配置された直線歯車(ラック)に連結された円形歯車（ピニオン）からなるラックアンドピニオンシステムを用いて、パイル変位システムを移動させてもよい。円形歯車と、円形歯車を駆動する対応する駆動モータとは、パイルの位置とは反対側の建て起こし機側（即ち、船尾－船首方向に沿って）に配置された別個のユニットであってもよい。

特に風力タービン用のモノパイルの変位の間の好ましい実施形態は、過度の重量を十分な精度および安全性をもって取り扱うために、ホイール／レールシステムおよびラックアンドピニオンシステムの両方を使用することである。

各高さ調節可能な支持体は、主方向に配向された高さ調節可能な支持トラックを備えてもよく、各パイル支持ユニットは、高さ調節可能な支持トラックに沿った制限／案内された移動を可能にするための凹部および／または凸部を備えてもよい。システムベースの横方向移動については、これらのパイル支持ユニットは、案内トラックに加えて、またはその代替として、ホイールによって移動されてもよい。

以下の図面は、本発明の代替案を示し、本発明の理解を容易にするために添付される。しかしながら、図面に開示された特徴は、例示の目的でのみであり、限定的な意味で解釈されるべきではない。

本発明によるパイル変位システムを２つの異なる斜視図で示し、図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ、２つのパイル支持クレードルのうちの１つが最も右側の位置および最も左側の位置にあるパイル変位システムを示す図である。本発明によるパイル支持クレードルの一例を示し、図２Ａは、パイル支持クレードルを斜視図で示し、図２Ｂは、支持クレードル変位システム上に配置されたパイル支持クレードルの側面図を示す。図１に示す高さ調節装置とは異なる高さ調節装置を含む、本発明によるパイル変位システムの一部を示す図である。デッキ上の専用停留クレードル内の停留位置にある複数のパイルと、本発明によるパイル変位システムと、船舶のデッキに対して水平配向から垂直配向にパイルを傾斜させるためのパイル建て起こし機とを含む輸送船舶を示す斜視図である。パイル建て起こし機が、船舶のデッキに対して垂直配向にパイルを傾斜させた、設置船舶の船尾－船首方向断面図である。本発明によるパイル変位プロセスの第１のステップを示し、パイル建て起こし機のパイルグリッパおよび端部支持体は、水平設置位置に配置され、本発明によるパイル変位システムは、パイル建て起こし機の真後ろに配置されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第２のステップを示し、本発明のパイル変位システムが、パイル建て起こし機の真後ろの初期位置から、デッキ上に停留されている最近接パイルの真下の位置まで横方向に変位されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第３のステップを示し、本発明のパイル変位システムの上部が、パイルの重量が停留クレードルからパイル変位システムに移動するように、停留パイルに向かって垂直に持ち上げられている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第４のステップを示し、本発明のパイル変位システムの上部が、停留クレードルの最高点よりも高くパイルを持ち上げるためにさらに上昇されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第５のステップを示し、本発明のパイル変位システムが、図６に示す初期位置に戻る方向における距離の一部だけ水平方向に変位されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第６のステップを示し、本発明のパイル変位システムの上部が、パイル建て起こし機がその水平設置位置にあるときの、パイル建て起こし機の最高点よりも上に持ち上げられている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第７のステップを示し、本発明のパイル変位システムが、パイル建て起こし機の真後ろの初期位置まで横方向に移動されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第８のステップを示し、本発明のパイル変位システムの上部が、パイルと、パイル建て起こし機の上部支持体の間との接触または略接触が達成されるまで、垂直に下降されている状態を示す図である。本発明のパイルの変位プロセスの第９のステップを示し、本発明のパイル変位システムの、パイル建て起こし機に最も近い部分が、パイルの重量が上部支持体に移動されるように、下降されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第１０のステップを示し、本発明のパイル変位システムの、パイル建て起こし機に最も近い部分に配置されたパイル支持クレードルが、上部支持体から離れる方向に移動されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第１１のステップを示し、本発明のパイル変位システムの、パイル建て起こし機に最も近い部分が、パイルとの支持接触を再確立するように上昇されている状態を示す図である。本発明のパイル変位プロセスの第１２のステップを示し、本発明のパイル変位システムの、パイル建て起こし機に最も近い部分にあるパイル支持クレードルと、本発明のパイル変位システムの、パイル建て起こし機の最も遠位の部分にある第２のパイル支持クレードルが、パイル建て起こし機に向かう方向における距離だけ移動されている状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態についてより詳細に説明する。しかしながら、図面は、本発明を図面に示された主題に限定することを意図していないことを理解されたい。

図１は、２つの異なる角度および配置における本発明のパイル変位システム１００を斜視図にて示している（図１Ａおよび図１Ｂ）。システム１００は、高さ調節装置１０２を用いて互いに独立して高さ調節され得る２つのサブシステム１００ａ、１００ｂを備えている。

各サブシステム１００ａ、１００ｂは、高さ調節装置１０２の上部に固定された高さ調節可能な支持体１０１ａ、１０１ｂ（以下、第１および第２のパイルテーブルともいう）を備えている。

本発明の全ての例示的な実施形態において、高さ調節装置は、油圧シリンダ１０２ａ、１０２ｂとして例示される。しかしながら、リニアアクチュエータなどの、関連する重量を伴うパイルテーブルを持ち上げるのに適した、他の高さ調節装置を用いてもよい。

高さ調節装置１０２の反対側の端部は、ベースフロア４０１上に支持されるパイル変位システムベース１０３に固定された状態で示されている。大きな重量（風力タービンモノパイルの重量など）の支持を可能にするために、高さ調節装置１０２には、パイルテーブル１０１の下側およびパイル変位システムベース１０３の上側にそれぞれの端部が連結された水平化アーム１０５、１０５ａ、１０５ｂが付随している。そのため、垂直油圧シリンダ１０２の昇降は、対応する水平化アーム１０５の昇降をもたらす。

水平化アーム１０５の付加的、もしくは代替的機能は、パイルテーブル１０１をパイル変位システムベース１０３に継続的に整列させ、さらに、水平方向のいかなる横力にも対処することである。

図１Ａおよび図１Ｂに示す実施形態において、第１および第２のパイルテーブル１０ｌａ、１０ｌｂは矩形状であり、主軸（主方向）Ｃにおいて水平中心軸が互いに整列されている。図１Ａおよび図１Ｂのパイルテーブル１０１は等しい幅（即ち、主軸Ｃに直交する水平範囲）を持つため、主軸Ｃにおけるパイルテーブルの水平境界も互いに整列している。

各サブシステム１００、１００ａ、１００ｂは、パイル支持ユニット案内トラック１０６、１０６ａ、１０６ｂ（以下、支持クレードルトラックと呼ぶ）を介して、各パイルテーブル１０１、１０１ａ、１０１ｂの上部に移動可能に連結された１つ以上のパイル支持ユニット１０、１０ａ、１０ｂ（以下、支持クレードルと称する）をさらに含む。支持クレードル１０１およびそれぞれの支持クレードルトラック１０６は、支持クレードル変位システム１０７にさらに連結され、主軸Ｃに沿った支持クレードル１０の移動を許容する。

第１のサブシステム１００ａおよび第２のサブシステム１００ｂは、図１Ａおよび図１Ｂにおいて異なる位置に示されている。図１Ａは、垂直油圧シリンダ１０２ａ、１０２ｂが完全に後退している状況を示し、これにより、パイルテーブル１０１ａ、１０１ｂを最下位置に位置決めする。

図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、支持クレードル１０の斜視図および変位システム１０７を介してパイルテーブル１０１上の支持クレードルトラック１０６に移動可能に連結された支持クレードル１０の断面図を示す。

支持クレードル１０は、水平パイル２００の周面を受容するように適合された凹状の接触面１１’を有する凹部１１を備えている。図２Ａの支持クレードル１０は、上述のパイルテーブル１０１上に支持された支持クレードルベース１２と、凹部１１を支持クレードルベース１２に固定する支持クレードル枠組み１３とをさらに備えている。支持クレードル枠組み１３は、操作中に凹部１１を十分に支持できるものであれば、どのような設計であってもよい。

図２Ｂは、変位システム１０７の具体例を示し、変位システム１０７は、各支持クレードルトラック１０６の少なくとも一端に配置されたモータ１０７ａと、モータ１０７ｂを用いて回転可能なねじ付き軸１０７ｂとを含んでいる。軸１０７ｂの回転により、支持クレードルベース１２の下側に固定されたねじ付きナット１０７ｃが軸１０７ｂに沿って主軸Ｃの方向に移動する。

尚、図２Ｂに示す変位システム１０７は、対応するパイルテーブル１０１に対する支持クレードル１０の直線移動を許容する任意のシステムであってもよい。このような直線移動は、代替的にまたはさらに、人間のオペレータおよび／またはクレーンおよび／またはウインチなどの別の外部装置によって行われてもよい。

変位システム１０７の別の例は、パイルテーブル１０１上の対応する線形歯車に連結された円形歯車を含む、ラックアンドピニオンシステムであってもよい。

パイルテーブル１０１について、支持クレードル１０は、各支持クレードル１０ａ、１０ｂの水平中心線が主方向Ｃに整列されるように、互いに配向されている。

尚、各パイルテーブル１０ａ、１０ｂは、例えば、同時に複数のパイル２００の支持および移動を許容するように、パイルテーブルの幅に沿って分布させた複数の支持クレードル１０ａ、１０ｂを備えてもよい。各パイルテーブル１０１ａ、１０１ｂ上の同一のトラック／レール１０６に沿った複数の支持クレードル１０も想定され得る。

図３は、幾つかの片持ち式油圧シリンダ（図１の垂直油圧シリンダとは異なる）の形の高さ調節装置１０２の具体的な配置を詳細に示し、ここで、パイルテーブル１０１は、上昇位置にセットされている（即ち、延伸された油圧シリンダ）。パイル２００は、建て起こしウインチ７００（以下参照）の近傍の、第２パイルテーブル１０１ｂ上の第２支持クレードル１０ｂの上に配置されている。この実施形態において、合計８個の油圧シリンダ１０２ａ、１０２ｂが、各パイルテーブル１０１ａ、１０１ｂに対して用いられている。パイルテーブル１０１をパイル変位ベース１０３に連結する連結システム１０２、１０５は、安定性および重量能力を増大させるために、水平化アーム１０５、１０５ａ、１０５ｂをさらに備えている。水平化アーム１０５は、各パイルテーブル１０１の下面に回動可能に連結された１つの上端と、水平面内でパイル変位ベース１０３の上面に移動可能に連結された下端を有している。

油圧シリンダ１０２の上端および下端は、一例示的実施形態において、それぞれ、水平化アーム１０５の上部およびパイル変位ベース１０３の上面に接続されてもよい。

図１に示すような別の例示的な実施形態において、油圧シリンダ１０２は、パイルテーブル１０１に直接連結されている。

図４および図５は、輸送船舶４００のデッキ４０１上に配置された上述のパイル変位システム１００を示し、その主方向Ｃが船舶のデッキ４０１を横切って、即ち、船舶４００の船尾４０２－船首４０３方向に直交して配置されている。船舶４００は、長手方向軸Ｌが全て主方向Ｃに平行に配向された、洋上風力タービン用の複数の水平モノパイル２００を輸送するように設計されている。複数のパイル２００のそれぞれは、船舶の船尾－船首方向に沿ってデッキ境界４０１’の両側に位置する停留クレードルの対として示される専用のパイル停留支持体３００内に配置される。パイル停留支持体３００は、デッキ４０１から、ある距離だけパイル２００の高さを上昇させる。

デッキ境界４０１’の少なくとも一方には、船舶４００の船尾－船首方向に沿った回転軸で回動可能なパイル建て起こし機５００が配置されている。

図５は、パイル建て起こし機５００を用いて、船舶のデッキ４０１に対して水平配向から垂直配向に回転させた後の、パイル２００の船尾－船首方向に沿った断面図を示す。パイル建て起こし機５００は、この例示的な構成において、ピボットアーム５０４と、ピボットアーム５０４の一側の上端に回動可能に連結されてパイル２００の半径方向における支持を提供する上部支持体５０１と、垂直配向にあるときにパイルの重量の少なくとも一部を支持するためにピボットアーム５０４の反対側の下端に連結された端部支持体５０３と、上部支持体５０１と端部支持体５０３との間に配置され、水平安定性を確保するために、パイルの半径方向円周を解放可能に把持するように構成された回動可能なパイルグリッパ５０２とを含んでいる。パイル建て起こし機５００の回動は、デッキ境界４０１’に固定され、ピボットアーム５０４に回動可能に連結された回動機構５０５によって保証される。

パイル建て起こし機５００内に配置されたパイル２００の建て起こしは、パイル２００の上端にクレーンワイヤを固定したクレーン６００により、実現されてもよい。

建て起こし動作の付加的制御は、デッキ４０１上に、パイル建て起こし機５００とは反対側のデッキ境界４０１’に設置されたウインチ７００によって保障されてもよい（図５）。ウインチケーブル７０１は、この例示的な構成において、パイル２００の上端に連結され、建て起こし中に船舶４００から離れる方向の非制御回転を回避するために、デッキ４０１に向かう張力の継続的な調節を可能にする。

さらに、上部支持体５０１と端部支持体５０３とを貫通して水平面に突出した建て起こし機の中心軸は、常に、パイル変位システム１００の主方向Ｃに平行に配向されている。

本発明の特定の目的の一つは、水平から垂直への建て起こし動作が開始するのを可能とするために、一対の停留クレードル３００上の停留位置からパイル建て起こし機５００内の位置への水平パイル２００の制御された変位を可能とするための方法およびシステムを提供することである。

尚、ここでは、デッキ４０１に平行な配向を「水平」と定義する。

図６～図１８には、パイル変位プロセスにおけるさまざまなステップが示されている。

図６は、パイル受容位置に配置されたパイル建て起こし機５００を示し、ここで、回動アーム５０４および上部支持体５０１の両方がデッキ４０１に向けて終点まで（即ち、図６中、反時計回り方向に、なぜなら建て起こし機５００は右舷デッキ境界４０１’に配置されているため）回動されている。その結果、上部支持体５０１と端部支持体５０３とは、水平面、または、略水平面内で互いに整列される。このパイル受容位置では、パイルグリッパ５０２のアームは全開位置にある。

図６に示す初期位置において、矩形のパイル変位システム１００（図１に詳細に示される）は、デッキ４０１上に、その長手方向軸を主方向Ｃに沿わせて（即ち、船舶４００の船尾－船首方向に直交させて）、パイル建て起こし機５００の真後ろに、配置されている。さらに、複数の水平パイル２００が、長手方向軸Ｌを主方向Ｃに平行にしてパイル変位システム１００／パイル建て起こし機５００に隣接して配置されている。すべてのパイルはそれぞれの対の停留クレードル３００に停留されている。

図７は、パイル変位プロセスの第２のステップを示し、ここで、パイル変位システム１００の最高点が最も近接して停留するパイル２００の最下点よりも低くなるように、パイルテーブル１０１ａ、１０ｌｂをデッキ４０１に向かって下降させる。さらに、デッキ４０１に沿って船尾－船首方向に配向されたデッキトラック／レール１０４と、パイル変位システムベース１０３のデッキ接触面上またはデッキ接触面における対応する凹凸とによって、パイル変位システム１００は、両パイルテーブル１０１上の支持クレードル１０がパイル２００の真下に整列される位置まで、横方向（即ち、主方向Ｃに直交する船尾－船首方向）に移動可能である。図７において、パイル変位システム１００は、そのような位置まで横方向に移動した状態で示されている。

横方向移動を確実にするための機構の一例は、ラックアンドピニオンであってもよく、ここで、レール１０４の少なくとも幾つかは、円形歯車に結合された線形歯車である。上述したように、各パイルテーブル１０１ａ、１０１ｂ上の支持クレードル１０ａ、１０ｂの移動には、同一または類似の直線移動機構を用いてもよい。しかしながら、パイル変位システム１００の直線的な横方向移動および／または支持クレードル１０ａ、１０ｂの長手方向移動をもたらす任意のシステムを想定してもよい。

図８および図９は、パイル変位プロセスの第３および第４のステップを示し、ここで、支持クレードル１０とパイル２００の下面との接触を第１に達成するために油圧シリンダ１０２を作動させ（図８）、第２に（パイル変位システム１００および／または支持クレードル１０の任意の付加的な水平整列の後）、パイル２００の高さがそれぞれの対の停留クレードル３００の最高点よりも高くなるまで、パイルテーブル１０１を更に上昇させる（図９）ことにより、両パイルテーブル１０１を上昇させる。

図１０における第５のステップに示すように、パイル２００がその上に配置されたパイル変位システム１００は、ここでは、停留クレードル３００との望ましくない衝突の危険なしに、初期位置に向かって横方向に後退して移動することができる。

パイル２００がパイル建て起こし機５００に隣接する（即ち、並んだ）位置に到達すると、第６のステップ（図１１）において、建て起こし機５００との望ましくない衝突の危険性を回避するために、パイル２００の最下位置がパイル建て起こし機５００の最高位置よりも高くなる高さまで、高さがさらに調節される（必要であれば）。後者の高さ調節は、第５のステップの間に行われてもよい。

図１２において、第７のステップが完了し、パイル２００の水平長手方向軸Ｌが上部支持体５０１および端部支持体５０３の共通水平中心軸Ｃに整列するまで、パイル変位システム１００（パイル２００を伴う）がさらに横方向に移動している。

ここで、パイルテーブル１０１は、第８のステップ（図１３）において、パイル２００の下面と上部支持体５０１の受容支持面との間の接触に到達するまで下降させることができ、これにより、第１サブシステム１０１ａと、第２サブシステム１００ｂと、上部支持体５０１の間でパイル２００の総重量を分配する。

第９のステップ（図１４）において、パイル建て起こし機５００に最も近い第１のパイルテーブル１０１ａをデッキ４０１に向かってさらに下降させ、第１のパイルテーブル１０１ａに受け止められたパイル２００の重量を、上部支持体５０１および第２のパイルテーブル１０１ｂに完全に移動させる。結果として、第１のパイルテーブル１０１ａの上に配置された第１の支持クレードル１０ａは、パイル２００との接触から解除される。

パイル変位プロセスの第１０のステップ（図１５）において、今や解放された第１の支持クレードル１０ａは、パイルの長手方向軸Ｌに沿った（即ち、主軸Ｃに沿った）距離、上部支持体５０１／端部支持体５０３から離れる方向に第１のパイルテーブル１０１ａに沿った距離、好ましくは、パイルテーブル１０１ａの全長の少なくとも８０％の距離、例えば９０％の距離だけ、移動される。

第１１のステップ（図１６）において、第１のパイルテーブル１０ａは、パイル２００の重量が上部支持体５０１から再び解放され、第１および第２のサブシステム１００ａ、１００ｂとの間で完全に分配されるまで上昇される。

ここで、最終の第１２のステップ（図１７）を実施することができ、このステップにおいて、第１および第２の支持クレードル１０ａ、１０ｂの両方を同時に、例えばパイルテーブルの全長の９０％の距離だけ、パイル建て起こし機５００に向かって移動させ、これにより、パイル２００全体を端部支持体５０３に向けて移動させる。

端部支持体５０３の受容面との接触または略接触が確立されるまで、第９～第１２のステップが繰り返される。

したがって、水平から垂直向きへのパイル２００の建て起こしプロセスを開始することができる。

前述の説明においては、例示的な実施形態を参照して、パイル変位システムおよびパイル変位システムを用いてパイルを変位させる方法の様々な態様を説明した。説明目的で、本発明のシステムおよびその操作の完全な理解を提供するために、具体的な数、システムおよび構成を記載した。しかしながら、この説明は、限定的な意味で解釈されることを意図したものではない。例示的な実施形態の様々な修正および変形、ならびに、開示された主題が関係する分野の当業者には明らかである、システムのその他の実施形態もまた、本発明の範囲内にあるとみなされる。

１０パイル支持ユニット／支持クレードル
１０ａ第１のパイル支持ユニット／第１の支持クレードル
１０ｂ第２のパイル支持ユニット／第２の支持クレードル
１１支持クレードルの凹部
１１’ 凹部の接触面
１２支持クレードルベース
１３支持クレードル枠組み
１００パイル変位システム
１００ａ第１のサブシステム
１００ｂ第２のサブシステム
１０１高さ調節可能な支持体／パイルテーブル
１０１ａ第１の高さ調節可能な支持体／第１のパイルテーブル
１０１ｂ第２の高さ調節可能な支持体／第２のパイルテーブル
１０２高さ調節装置／油圧シリンダ
１０２ａ第１の高さ調節可能な支持体のための高さ調節装置
１０２ｂ第２の高さ調節可能な支持体のための高さ調節装置
１０３パイル変位システムベース
１０４ベースフロアトラック／デッキレール
１０５水平化アーム
１０５ａ第１のサブシステムの水平化アーム
１０５ｂ第２のサブシステムの水平化アーム
１０６パイル支持ユニット案内トラック／支持クレードルトラック
１０６ａ第１のサブシステムの支持クレードルトラック
１０６ｂ第１のサブシステムの支持クレードルトラック
１０７支持クレードル変位システム
１０７ａモータ
１０７ｂねじ付き軸
１０７ｃねじ付きナット
３００パイル停留支持体／対の停留クレードル
４００輸送船舶
４０１デッキ
４０１’ デッキ境界
４０２船尾
４０３船首
５００建て起こし機
５０１上部支持体
５０２パイルグリッパ
５０３端部支持体
５０４ピボットアーム
５０５ピボット機構
６００クレーン
７００建て起こしウインチ
７０１ウインチケーブル
Ｌパイルの長手方向軸
Ｃパイル変位システムの主方向

モノパイルなどの大型で細長い物体をデッキ上で水平方向に操作するための幾つかのシステムおよび方法が、既に記載されている。例えば、特許文献３には、パイル輸送を容易にし、デッキ上のクレーンの持ち上げ作業の必要性を低減する方法が記載されている。この既知の解決策のパイルは、パイルの周囲を覆う専用の枠組みに配置される。これらの枠組みは、水平方向への移動を可能にするホイールまたはピニオンを含んでいる。水平パイル変位の他の解決策については特許文献４、特許文献５、特許文献６、および特許文献７を参照されたい。
特許文献８は、船舶のデッキ上の横臥位置にある多数の細長い要素を支持するための装置を記載している。この装置は、互いに平行に延び、それぞれが、要素の周辺部のための２つの支持部を備えた多数の細長い支持構造を備え、２つの支持部は、支持構造の長手方向に互いに距離を置いて配置され、デッキに連結されている。この装置は、支持構造内に受容された要素をデッキに対して、横臥位置においてデッキに平行に変位させるように構成された変位手段をさらに備えている。この装置を用いて、細長い要素を、昇降クレーンの届く範囲内で移動させることができる。
特許文献９には、船舶と、昇降手段を用いて、細長い要素を船舶のデッキから建て起こすための装置が記載されている。この目的のために設けられた変位手段により、横臥位置の細長い要素を支持するための、互いに連結されかつ互いに平行に延びる多数の支持構造を、一括して、デッキに平行に、昇降手段の位置に対して、変位させることができる。装置の支持構造は、建て起こし機を備え、建て起こし機は、船舶の縁部に平行に延びる軸の周りに回動するように関連する支持構造に接続され、昇降手段を用いてこの要素が建て起こされたとき支持構造に受容された細長い要素を支持するように構成され、建て起こし機は、この軸の周りに回転する。この装置を用いて細長い要素を、昇降手段の届く範囲で移動させることができる。
特許文献１０は、輸送中にモノパイルを保持するためのモノパイル固定システムを記載し、このシステムは、モノパイルを支持するためのフレームを備え、このフレームは、互いに所定の距離をおいた支持要素を備え、この距離は、フレームがモノパイルを受容し支持できるように選択される。ここで、支持要素は垂直基準として具現化され、少なくとも第１の垂直基準には、第１の垂直基準と共通のピボット軸を有する少なくとも１つの回動可能かつ直立したアームを備え、少なくとも１つの可撓性要素またはバンドが、第１の垂直基準を第２の垂直基準に連結するために設けられている。ここで、少なくとも1つの可撓性要素またはバンドは、可撓性要素またはバンドの端部において互いに離れた２つの先端を備えて具現化され、少なくとも１つの可撓性要素またはバンドの第１の先端は、アームが第１の垂直基準と共通に有するピボット軸から離れた位置において直立アームと連結し、少なくとも１つの可撓性要素またはバンドの第２の先端は、第２の垂直基準に接続する。

特開平１３－１２０７９４８号公報国際公開第２０１８／１１７８４６号欧州特許第３０９０１７１号明細書国際公開第２０１４／１５８０２５号国際公開第２０２０／０１１６８１号欧州特許出願公開第３６７０３１８号明細書欧州特許出願公開第３１０９５３１号明細書欧州特許第３６５０６８６号明細書国際公開第２０２１２８０１６号欧州特許出願公開第３５７５１９９号明細書

本発明の方法は、以下のステップを含んでいる：

Claims

ベースフロア（４０１）に平行な、洋上風力タービン用の水平配向されたモノパイル（２００）を、パイル変位システム（１００）を用いて変位させる方法であって、
前記パイル変位システム（１００）は、
第１のサブシステム（１００ａ）と、
前記モノパイル（２００）の長手方向軸（Ｌ）に沿って前記第１のサブシステム（１００ａ）に隣接して配置された第２のサブシステム（１００ｂ）と、を備え、
前記第１および第２のサブシステム（１００ａ、１００ｂ）のそれぞれは、
高さ調節可能な支持体（１０ｌａ、１０１ｂ）と、
パイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）であって、前記パイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）が前記モノパイルの前記長手方向軸（Ｌ）に沿って移動可能となるように前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）上に配置された前記パイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）と、を備え、
前記方法は、
Ａ：前記第１および前記第２のサブシステム（１００ａ、１００ｂ）の前記モノパイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）上に前記モノパイル（２００）を配置するステップと、
Ｂ：前記モノパイル（２００）の重量が少なくとも前記第１のサブシステム（１００ａ）から、前記第１のサブシステム（１００ａ）に隣接して、前記モノパイルの前記長手方向軸（Ｌ）に沿って整列された外部支持構造（５０１）に移動されるまで、少なくとも前記第１のサブシステム（１００ａ）の前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ）を前記ベースフロア（４０１）に向かって下降させるステップと、
Ｃ：前記第１のサブシステム（１００ａ）の前記パイル支持ユニット（１０ａ）を、前記外部支持構造（５０１）から離れる方向における距離だけ移動させるステップと、
Ｄ：前記モノパイル（２００）の重量が前記外部支持構造（５０１）から前記第１のサブシステム（１００ａ）に移動されるまで、前記第１のサブシステム（１００ａ）の前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ）を前記ベースフロア（４０１）から離れる方向に上昇させるステップと、
Ｅ：前記第１および前記第２のサブシステム（１００ａ、１００ｂ）の前記パイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）を、前記外部支持構造（５０１）に向かう方向における距離だけ移動させるステップと、を含む方法。
前記パイル変位システム（１００）を、前記モノパイルの前記長手方向軸（Ｌ）に直交する方向に前記ベースフロア（４０１）に沿って横方向に移動させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記ステップＡの前に、
－前記パイル変位システム（１００）の最高点が、前記ベースフロア（４０１）から、パイル停留支持体（３００）内で前記ベースフロア（４０１）上に格納された前記水平モノパイル（２００）までの最小垂直距離よりも低くなるように、前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）を前記ベースフロア（４０１）に向かって下降させるステップと、
－前記パイル変位システム（１００）を前記ベースフロア（４０１）に沿って前記水平モノパイル（２００）に向かって横方向に移動させるステップと、
－前記パイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）が前記モノパイル（２００）の真下に位置するように、前記パイル変位システム（１００）を前記モノパイルの前記長手方向軸（Ｌ）に対して位置合わせするステップと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
－前記ステップＡが完了するまで前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）を上昇させるステップと、
－前記ベースフロア（４０１）に対する前記パイル（２００）の最下点が前記パイル停留支持体（３００）の最高点よりも高くなるまで、前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）を上昇させ続けるステップと、をさらに含む、請求項３に記載の方法。
前記ステップＡと前記ステップＢとの間に、
－前記モノパイル（２００）をともなう前記パイル変位システム（１００）を、前記外部支持構造（５０１）に向けて横方向に移動させるステップと、
－必要に応じ、前記ベースフロア（４０１）に対する前記モノパイル（２００）の最下点が前記外部支持構造（５０１）の最高点よりも高くなるまで、前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）を上昇させるステップと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。
前記ステップＡと前記ステップＢとの間に、
－前記モノパイルの前記長手方向軸（Ｌ）が前記外部支持構造（５０１）の垂直中心面と整列するまで、前記パイル変位システム（１００）を横方向に移動させるステップをさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
前記ベースフロア（４０１）は、港と設置場所との間で複数の風力タービンモノパイルを輸送するのに適した船舶（４００）の一部を構成するデッキであり、
前記外部支持構造（５０１）は、パイル建て起こし機（５００）の一部を構成し、前記パイル建て起こし機（５００）は、
前記デッキ（４０１）に平行であって、デッキ境界（４０１’）内に少なくとも部分的に配置された水平配向と、
前記デッキ境界（４０１’）の外側の垂直配向と、
の間で前記複数のモノパイルのうちの１つを傾斜させるように構成された、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
前記パイル建て起こし機（５００）は、前記外部支持構造（５０１）と等しい垂直高さにある端部支持体（５０３）であって、前記外部支持構造（５０１）と前記端部支持体（５０３）とが前記モノパイルの前記長手方向軸（Ｌ）に沿って整列されるように配置された前記端部支持体（５０３）をさらに含み、
前記パイル建て起こし機（５００）に最も近い位置にある前記モノパイル（２００）のパイル端部が前記端部支持体（５０３）に当接するまで、前記ステップＢ～Ｅが繰り返される、請求項７に記載の方法。
請求項１～８のいずれか一項に記載の方法ステップを実行する命令を含むコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読取可能な媒体。
洋上風力タービン用のモノパイル（２００）を、主方向（Ｃ）に沿って整列された建て起こし機（５００）の上部支持体（５０１）に向けて変位させるためのパイル変位システム（１００）であって、
前記主方向（Ｃ）に沿って互いに隣接して配置された第１のサブシステム（１００ａ）および第２のサブシステム（１００ｂ）を備え、
前記第１および前記第２のサブシステム（１００ａ、１００ｂ）のそれぞれは、
高さ調節可能な支持体（１０ｌａ、１０１ｂ）と、
前記主方向（Ｃ）に沿って移動可能なように、前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）上に配置されたパイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）と、を備え、
前記第１のサブシステム（１００ａ）の前記パイル支持ユニット（１０ａ）は、前記第２のサブシステム（１００ｂ）の前記パイル支持ユニット（１０ｂ）および前記上部支持体（５０１）と整列している、パイル変位システム（１００）。
各パイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）は、凹状パイル受容面を備える、請求項１０に記載のパイル変位システム（１００）。
前記凹状パイル受容面は、変位対象の前記モノパイルの曲率半径と等しいかまたは殆ど等しい曲率半径を有する、請求項１１に記載のパイル変位システム（１００）。
前記第１および前記第２のサブシステム（１００ａ、１００ｂ）のそれぞれは、使用中に、前記ベースフロア（４０１）に対する、前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）の高さを調節するための高さ調節手段（１０２ａ、１０２ｂ）を備える、請求項１０～１２のいずれか一項に記載のパイル変位システム（１００）。
前記パイル変位システム（１００）は、前記第１および前記第２のサブシステム（１００ａ、１００ｂ）の前記高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）が前記高さ調節手段（１０２ａ、１０２ｂ）を介して連結されるパイル変位システムベース（１０３）をさらに備える、請求項１３に記載のパイル変位システム（１００）。
前記パイル変位システムベース（１０３）は、使用中に前記パイル変位システムベース（１０３）が支持されるベースフロア（４０１）に沿って、前記主方向（Ｃ）と直交する方向において、移動可能に構成されている、請求項１４に記載のパイル変位システム（１００）。
前記パイル変位システムベース（１０３）の、使用中に前記ベースフロア（４０１）に面する側は、前記ベースフロア上または前記ベースフロア内に、前記主方向（Ｃ）に直交して配向された１つ以上のベースフロアトラック（１０４）上での移動を可能とするための、凹部および凸部の少なくとも一方を有する、請求項１４または１５に記載のパイル変位システム（１００）。
各高さ調節可能な支持体（１０１ａ、１０１ｂ）は、前記主方向（Ｃ）に配向されたパイル支持ユニット案内トラック（１０６ａ、１０６ｂ）を備え、
各パイル支持ユニット（１０ａ、１０ｂ）は、前記パイル支持ユニット案内トラック（１０６ａ、１０６ｂ）に沿った移動を可能とするための凹部および凸部の少なくとも一方を備える、請求項１０～１６のいずれか一項に記載のパイル変位システム（１００）。