JP4295722B2 - 風力タービン・ブレードを取り扱う方法と前記ブレードを風力タービンに取り付ける方法、および風力タービン・ブレードを取り扱うためのシステムと掴み装置 - Google Patents

Description

本発明は、風力タービン・ブレードを取り扱う方法と前記ブレードを風力タービンに取り付ける方法、および風力タービン・ブレードを取り扱うためのシステムと掴み装置に関する。

現代の風力タービンは通常、図１に示すようにかなり大きな直径と重量とを有するロータを備えている。現代のロータの直径は１００〜１５０メートルにも達しており、風力タービン・ハブおよび例えば３つの風力タービン・ブレードとを含むロータは合計で約４０〜５０トンにもなることがある。

通常の風力タービン取り付け方法は、
さまざまな要素を風力タービンの現地（ｓｉｔｅ）へ運搬する工程と、
塔セクションと塔とを組み立てる工程と、
風力タービン・ナセル（ｎａｃｅｌｌｅ）をクレーンで持ち上げて、ナセルを塔の頂部に取り付ける工程と、
地上で風力タービン・ロータを組み立てる工程と、
風力タービン・ロータをクレーンで持ち上げて、ナセルから延びる低速シャフトにロータを取り付ける工程とを含む。
この通常の方法は、風力タービン・ロータの寸法と重量が増すにつれてさらに問題化しているいくつかの欠点を含んでいる。

特に地上における風力タービン・ロータの組立には問題がある。というのは、組立作業員とクレーンがアクセスできるように平面で安定した障害物のない大きな面積を必要とするからである。直径が１００メートルのロータでは、問題とする面積は５０００ｍ^２を超える必要がある。
さらにナセルへのロータの持ち上げは、ロータを空中で９０度回転しなければならないので複雑である。

その他の持ち上げシステムでは、タービン・ハブをナセルに事前に取り付けて、それから各風力タービン・ブレードを順番にハブの隣の位置に持ち上げて、ブレードの取り付けを実施することが知られている。持ち上げは、風力タービン・ブレードがいくつかのつり索（ｓｌｉｎｇｓ）に支持されることによって実施される。

この持ち上げシステムはいくつかの欠点を有し、その１つは、持ち上げおよび取り付け中にブレードが水平でなければならないことである。

さらに、ブレードが損傷しないように、ブレードを、前面がつり索の底部に向けて下向きに面するように位置付けなければならない。これによれば、生産位置でハブの上にブレードを取り付けることだけが可能で、これは、取り付け中にロータ・システムの回転を抑えるために、風力タービンの油圧ピッチ・システムを手動で無効にして、タービンの低速軸に機械的破壊力を加えなければならないことを意味する。

本発明の目的は、上述の欠点のない風力タービンを確立することである。
特に、本発明の目的は、周囲環境に関係なく多くの地理的位置において使用するためにフレキシブルで容易な、持ち上げシステムを確立することである。

本発明によって、風力タービン・ブレードを取り扱い、これを風力タービンに取り付ける方法を述べるが、この方法は、
風力タービン・ハブを持ち上げシステムによって風力タービンのナセルにまで持ち上げて、ハブをナセルに取り付けるか、または風力タービン・ハブとナセルとを一緒に持ち上げシステムによって持ち上げて、ハブを含むナセルを風力タービン塔の上に取り付ける工程と、
風力タービン・ブレードを取り扱うための持ち上げシステムによって、少なくとも１つの風力タービン・ブレードを持ち上げる工程と、
前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを、前記ハブの下方でこれに極めて近い垂直位置に持ち上げて、前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記ハブに取り付ける工程と
を含む。
これによって、有利な方法で風力タービン・ブレードを取り扱い、取り付けることが可能になる。

特に、風力タービン・ブレードをより高い位置ではなくハブの下方の位置に持ち上げることが可能なことにより、最大高さがより低いクレーンを使用することができるため有利である。さもなければ必要な最大高さによってクレーンのコストは著しく高くなる。

本発明の一の態様では、少なくとも１つの風力タービン・ブレードの持ち上げは、ブレードの縦軸に対して実質的に水平である初期位置から、実質的に垂直で前記ハブに極めて近い最終位置まで実施される。これによって、風力タービン・ブレードを例えば地上または船のデッキ上の水平位置から垂直取り付け位置にまで持ち上げることが可能である。

本発明の別の態様では、少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記風力タービン・ハブに取り付けた後に、ハブと少なくとも１つの風力タービン・ブレードとを、前記風力タービン・ハブを持ち上げた後にハブに取り付ける。少なくとも１つの風力タービン・ブレード、例えば２つのブレードを地上でハブに取り付けることは、取り付けと持ち上げ中にブレードが上向きになることができるので、有利であり唯一可能である。

本発明のさらに別の態様では、前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記ハブに少なくとも取り付けることは、ブレードを実質的に垂直位置にして実施される。ブレードを垂直位置に持ち上げることによって、ブレードをクレーンのバー／ジブ（腕）の直下の位置に持ち上げて、ブレードをより高く持ち上げることによってクレーンをより効果的に使用することが可能で、これはより小さなクレーンが同じ揚程を実施することを可能にする。

本発明の第４の態様では、前記風力タービン・ブレードの持ち上げと取り付けは、ブレードを風に関しての非生産位置にして実施される。風に関して非生産位置にあるブレードとは、ブレードの前部（または後部）が風に面して、これによって風からのあらゆる引張りが避けられるものと理解すべきである。

これによって、非生産位置での取り付けが実行可能であるから、周知のシステムよりも高い風速の中で風力タービン・ブレード持ち上げて取り付けることが可能である。さらにまた、取り付け中にブレードの１つまたはそれ以上を回す必要はない。

ナセルの偏揺れ機構は、風に対して回る風力タービンを保持する。
本発明の第５の態様では、持ち上げは前記風力タービン・ブレードを掴む掴み装置（ｇｒｉｐｐｉｉｎｇ ｕｎｉｔ）によって実施される。掴み装置を使用することによって、持ち上げ中にブレードを制御することはより容易であり、これによって垂直持ち上げが可能になる。

本発明の第６の態様では、実質的に水平の位置から最終垂直位置までの持ち上げは、掴み装置に装備されたレバー・アームとウェイトによって向上する。掴み装置に装備されたレバー・アームとウェイトとを使用することによって、重力を受けて水平位置から垂直位置への回転運動を作り出し、こうして、システムの重心点が動かされてブレードとブレード上の持ち上げ位置から離れるので、ブレードの制御を強化する掴み装置を作ることが可能である。

本発明の第７の態様では、掴み装置は、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードを掴む。
本発明の第８の態様では、掴み装置は、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードの側部に対していくつかの締め付けジョーを強いることによって掴みを実施する。ブレードの側部に対して締め付けジョーを使用することによって、大きな接触表面を得ることが可能である。

本発明の第９の態様では、掴み装置は、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードを掴み、前記持ち上げ位置は風力タービン・ブレードの中心点の周りに対称に位置付けられる。

本発明の第１０の態様では、前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードの持ち上げは、前記の少なくとも２つの持ち上げ位置において掴み装置を持ち上げる少なくとも１台のクレーンによって実施される。少なくとも２つの持ち上げ位置を使用することにより、持ち上げの安全性は強化される。

本発明の第１１の態様では、前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードは、前記クレーンまたは一台もしくは複数台の巻上機に連結された１本または複数本のワイヤによって制御される。１本または複数本のワイヤを使用してブレードを制御することによって、持ち上げの安全性は強化される。

本発明によって、風力タービン・ブレードを取り扱い、これを風力タービンに取り付けるさらなる方法を述べるが、この方法は、

風力タービン・ハブを持ち上げシステムによって風力タービンのナセルにまで持ち上げて、ハブをナセルに取り付けるか、または風力タービン・ハブとナセルとを一体として持ち上げシステムによって持ち上げて、ハブを含むナセルを風力タービン塔の上に取り付ける工程と、

風力タービン・ブレードを取り扱うための少なくとも１つの掴み装置を含む持ち上げシステムによって、少なくとも１つの風力タービン・ブレードを掴む工程と、

前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを、前記ハブの極めて近くにまで持ち上げて、前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記ハブに取り付ける工程と
を含む。
これによって、有利な方法で風力タービン・ブレードを取り扱い、取り付けることが可能になる。

本発明によって、風力タービン・ブレードを取り扱い、このブレードを風力タービンに取り付けるシステムを述べるが、このシステムは風力タービン・ブレード用の掴み装置と持ち上げシステムとを備えている。

風力タービン・ブレードの持ち上げに関して掴み装置を使用することによって、フレキシブルで容易な方式で持ち上げを実施することが可能である。さらに、ブレードの掴みを含む持ち上げ作用においてブレードの制御は強化されるので、持ち上げ中にブレードに損傷を与えるというリスクが著しく低下する。

本発明の一の態様では、前記持ち上げシステムは、前記の掴み装置を持ち上げて制御するいくつかのワイヤを有するクレーンを含む。これによって、容易で安全な持ち上げ作業が実施可能になる。

本発明のさらなる態様では、前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを制御する少なくとも１つの追加ワイヤが、前記ブレードの先端の一部を囲む可とう性のカフまたは同様な可とう性ベルトなどの連結手段によって、前記ブレードに連結されている。例えば持ち上げられているブレードの外端部にワイヤを付けた制御点を確立することによって、さらに効果的にブレードを制御することが可能になり、これによってより高い風速において風力タービン・ブレードの持ち上げと取り付けが可能になる。さらに持ち上げと取り付けのわずらわしさが減り、作業がより速くなり、全体的に必要な労働力と費用が減る。

本発明によって、風力タービン・ブレードを取り扱うための掴み装置を述べるが、この装置は掴み手段を含む。風力タービン・ブレードの持ち上げに関して掴み手段を使用することによって、フレキシブルで容易な方式で持ち上げを実施することが可能である。さらに、ブレードの掴みを含む持ち上げ作用においてブレードの制御は強化されるので、持ち上げ中にブレードに損傷を与えるというリスクが著しく低下する。

本発明の一の態様では、前記掴み手段は少なくとも２つの掴み点を含む。少なくとも２つの掴み点を使用することによって、持ち上げに関する機能性と安全性との間の好ましい関係が達成される。

本発明のさらなる態様によれば、前記掴み手段は、特定形式の風力タービン・ブレードの形状に従った湾曲表面を含む。掴み手段の表面形状を特定形式の風力タービン・ブレードに適合させることによって、ブレードのより堅実で長持ちする掴みを達成することが可能で、これによって持ち上げ中の安全性を高める。

本発明のさらに別の態様では、前記掴み手段の位置は、前記風力タービン・ブレードに関して掴み手段の位置を無段階調節するための油圧式、電気式、または空気式システムに連結されている。

本発明の第４の態様によれば、前記掴み手段をあるサイズから別のサイズに変えることもできる。これによって掴みジョー（ｊａｗ）が容易に取替え可能で、取り扱おうとするブレード形式に合わせるために適している。
さらに、広い掴み範囲が可能になる。

本発明の第５の態様では、前記掴み手段は、風力タービン・ブレードの表面と係合する締め付けジョーを含む。締め付けジョーを使用することによって、制御された方式で風力タービン・ブレードに強い掴み力を加えることが可能になる。特に、締め付けジョーがブレードに加える圧力を、締め付けジョーに接続された機械式または油圧システムにおける測定値によって監視し、ブレードに移される力を制限することが可能である。さらに、ブレードを掴むことに関連して使用される力を確実に最低限に抑えることが可能である。

本発明の第６の態様では、前記掴み手段は、少なくとも１つの無段階調節可能締め付けジョーと少なくとも１つの固定された締め付けジョーを含み、前記ジョーは締め付けジョーのセットを形成する。１つの固定ジョーと１つの可動ジョーとから構成される複数対の締め付けジョーを使用することによって、動きを実施する構成要素の数は少ないが、複数対の可動ジョーを有するシステムと同じ機能性を有する掴み手段を創作することができる。動きを実施する構成要素を少なくすることによって、掴み手段の動作の信頼性が確実に向上する。さらに、より複雑な可動ジョーの１つだけが対で必要であるから、掴み手段の費用は少なくなる。可動ジョーを段階的に調節可能にすることによって、例えば濡れたブレード表面などの条件に関係なく、堅実な掴みでブレードを保持することができる。
さらに、広い掴み範囲が可能になる。

本発明の第７の態様では、前記締め付けジョーは摩擦表面層を含む。風力タービン・ブレード表面の条件は濡れた状態から完全に乾燥した状態まで何でもあり得るが、それなりに締め付けジョーは、さまざまな条件のために準備されなければならない。摩擦表面層を使用することによって、例えばブレード表面が濡れる場合に掴み力の増強を必要とすることなく、ブレードの掴みを維持することができる。

本発明の第８の態様では、前記摩擦表面層は加硫ゴム（ｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ ｒｕｂｂｅｒ）を含む。これによって、加硫ゴムはブレードの表面を保護することになるので、風力タービン・ブレード上のジョーのきず跡を無くするかまたは少なくとも最小限に抑えることができる。風力タービンから最大の生産容量を達成するために、取り付けられた風力タービン・ブレードは欠陥やきず跡のないことが重要である。さらに加硫ゴムは、上述のようにブレードの条件に関係なくブレードの堅実な掴みを保証する。

本発明の第９の態様では、前記摩擦表面層は少なくとも１つのトレッド・パターンを含む。例えば自動車のタイヤで知られているトレッド・パターンを使用することによって、風力タービン・ブレードの堅実な掴みを維持することができ、さらにジョーとブレードとの間の接触表面から雨またはその他の水分を追い出すことができる。

本発明の第１０の態様では、前記の少なくとも１つのトレッド・パターンは１つまたは複数の窪みを含む。窪みを使用することによって、ジョーとブレードとの間の接触表面から追い出されて中央位置にある雨滴またはその他の水分を導いて集めることができる。

本発明の第１１の態様では、前記締め付けジョーは１つまたは複数の垂直リブを含む。締め付けジョーは特にブレードによってブレードの縦軸に垂直な方向に圧力を受け、したがって、垂直リブをジョーに、例えばブレードに面するジョー表面の裏側に取り付けられた鋼鉄製バーに加えることが有利である。
本発明の第１２の態様では、前記装置は、風力タービン・ブレードの中心点の周りに対称に位置付けられた２セットのジョーを含む。

ブレードの中心点は、ブレードの縦軸に垂直な方向でのブレード（またはブレードと掴み装置）の質量中心点である。複数セットのジョーを中心点の周りに対称に位置付けることによって、ある位置から他の位置に、例えば水平位置から垂直位置へブレードを回すために必要な労力は減る。

本発明の第１３の態様では、前記装置は、いくつかのジョーのセットを含み、これらのセットは所与の風力タービン・ブレード形式に適合している。ブレードの堅実な掴みを得るために（およびこうして安全性を向上するために）、ジョーが持ち上げ中の風力タービン・ブレード形式に適合していることが決定的である。
さらに、広い掴み範囲が可能になる。

本発明の第１４の態様では、前記装置は２セットのジョーを含む。２セットの締め付けジョーを使用することによって、持ち上げの費用、機能性、および安全性の間の好ましい関係が達成される。

本発明の第１５の態様では、前記装置は、１つのレバー・アームと少なくとも１つのウェイトとを備えたレバー・システムを含む。レバー・システムを使用することによって、風力タービン・ブレードと掴み装置の一体としての質量中心を持ち上げ位置へ動かし、したがって移動を制御し、ならびに移動をレバー・システムにおいて重力によって容易にすることができる。

本発明の第１６の態様では、前記レバー・システムはさらに、レバー・アームと少なくとも１つのウェイトとを持ち上げ位置から運搬位置へ移動できるようにする蝶番を備えている。これによって、運搬中にコンパクトであるレバー・システムを有する掴み装置を創作することができる。運搬段階では、コンテナ運搬などの標準化された運搬を可能にするために、掴み装置の寸法をコンパクトに保つことは非常に重要である。

本発明の第１７の態様では、前記レバー・システムは、前記蝶番に連結されたいくつかの可動ボルトを備えている。可動ボルトを使用することによって、掴み装置を使用位置から運搬位置へ容易な方式で標準工具を使用して変更することができる。

本発明を、図面を参照して以下に説明する。
図１は、塔（ｔｏｗｅｒ）２と塔の頂部に位置付けられた風力タービン・ナセル３とを有する現代の風力タービン１を示す。風力タービン・ロータ５は、ナセル前面から延びる低速シャフト６を介してナセルに連結される（図２ａに示す）。

図に示すように、ある一定のレベル以上の風がロータを作動させ、ロータが風に対して垂直に回転できるようにする。この回転運動は電力に変換され、電力は当業者には周知のように通常は送電網に供給される。

図２ａから２ｃまでは、本発明の好ましい実施形態による風力タービン・ハブと３枚の風力タービン・ブレードを持ち上げて取り付けるさまざまな工程を示す。風力タービンは、沿岸風力タービンであっても沖合風力タービンであってもよいが、さまざまな位置が、ロータの取り付けを実施することができる地上空間などの、さまざまな問題を引き起こす。

図２ａは、ロータ５を持ち上げるクレーン７を示しており、前記ロータは２枚の風力タービン・ブレードと風力タービン・ハブ４とを備えている。ハブと２枚のブレードは地上において組み立てられ、その後、風力タービン・ナセル３と同じ高さに、ナセルから外向きに延びる低速度シャフト６のすぐ近くに持ち上げられるので、これらを互いに連結することができる。

ハブと２枚の風力タービン・ブレードは、下方に面する風力タービン・ブレードと上方に向いている２枚のブレードのための最後の組立開口部によって、ロック位置に維持される。風力タービン・ブレードは非生産位置で風に対して面している。

図２ｂは、地上からロータ５の支えに向かって最後の風力タービン・ブレードを持ち上げるクレーン７を示す。ブレードはその根元端部の近くにある掴み装置１０の中に位置している。掴み装置１０は、風力タービン・ブレード８を部分的に囲むヨークとして形作られている。ヨークは、ブレードと係合することができるいくつかの締め付けジョーを含む。

掴み装置１０はまた、アームの自由端にウェイトを有するレバー・アーム１１も備えている。レバー・アーム１１は掴み装置１０の背後で掴み装置１０に連結され、掴み装置の背後は風力タービン・ブレードの先端に向いている。
掴み装置１０は、いくつかの場所でいくつかのクレーン・ワイヤ１２、１３、１４によって吊られている。

第１ワイヤ１３は掴み装置１０の前部に連結され、掴み装置の前部は風力タービン・ブレードの根元に向いている。
第２ワイヤは、掴み装置１０の背後においてレバー・アーム１１の自由端に連結されている。

第１ワイヤと第２ワイヤはまた、ブレードの上方のクレーン・バー／ジブ１５上の２つの個別位置を通じてクレーンに連結されている。クレーン・モータと２本の異なるワイヤによって、（図２ｃに示すように）ブレードを水平位置から垂直位置に回すことが可能である。
第３ワイヤ１４もまた、掴み装置１０の背後においてレバー・アーム１１の自由端に連結されている。このワイヤはまたクレーンの本体に連結されており、通常は垂直であるが、持ち上げ中は水平に移動する。クレーン・モータとワイヤとによって、ブレード８を制御して、必要ではないときには水平移動しないようにすることが可能である。

図２ｃはさらに、ハブ４における組立開口部にあって風力タービン１の直下の位置に持ち上げられた風力タービン・ブレード８を示す。ブレードは非生産位置にあって風に対して面している。

ハブと低速度シャフトとを組み立てた組立作業員たちは、通常の方式でブレード８とハブ４の組立を実施することができる。

ブレード８とハブ４を組み立てた後に、ロータは完成しており、その後、風力タービンがエネルギーの生産を開始することができるように、ロック手段を除去することができる。
ブレードを水平位置から垂直位置へ持ち上げる間、レバー・アーム１１とウェイトはブレード８の制御を容易にする。

本発明の好ましい一実施形態では、ブレードの持ち上げは、さらなる制御ワイヤがブレードに連結されることによって、例えば可とう性カフ（ｃｕｆｆ）または同様の可とう性のベルトが前記ブレードの先端を取り囲むことによって実施される。ワイヤを地上で巻上機によって制御することもでき、またはクレーンの上に位置付けて、ブレードの移動を制御するために、例えば持ち上げ中にブレード先端の位置を制御するために使用することもできる。

本発明の一代替実施形態では、２枚のブレードを有するハブがナセルに取り付けられ、クレーンはナセルとブレードを一回の持ち上げで風力タービン塔の頂部にまで持ち上げる。その後、最後のタービン・ブレードを掴み装置１０によってハブの直下の垂直位置に持ち上げ、ブレードはハブに取り付けられる。

図３ａは、本発明による掴み装置１０の好ましい実施形態を示す。掴み装置１０は、風力タービン・ブレード８を取り囲むことができるヨークを作るために、直角に連結されたいくつかの鋼鉄製バーを含む。

鋼鉄製バーによって作られた四辺窓には、油圧システム用の必要電力を供給する蓄電池２０と、制御システムと、電力を必要とするその他のシステムとの区画が取り付けられる。油圧構成部分と制御システムとの一部は制御ボックスまたはキャビネット２１の中に置かれている。油圧構成部分は、作動油を含む油圧タンクと油圧システムの台に作動油を供給する油圧ポンプである。油圧ポンプを駆動する電動機への必要電力は蓄電池２０から供給される。

レバー・アーム１１は、掴み装置１０から延びる２本の個別アームとして構成することができ、これらの自由端はアーム間のバーとしてのウェイト１７に連結されている。
ウェイト１７は、コンクリート・ブロックまたは金属板、例えば鉛板などのいくつかの異なる材料によって構成することができる。ウェイトも鋼鉄などの重い金属で（多少）中実として作ることができる。
好ましい一実施形態では、ウェイト１７の全質量は１〜５トンの間であり、例えば約２．２トンである。

図３ｂは、掴み装置１０に関する図３ａの拡大区分を示す。この区分は第１バーおよび第２バーを含み、これらのバーは、風力タービン・ブレード８を取り囲むヨークの一隅を確立する垂直連結部において装備品２２に連結されている。

垂直連結部のすぐ近くに、第２掴み機構１６−ＩＩは位置付けられている。第２掴み機構１６−ＩＩは、油圧アクチュエータ１８とバックアップ・アクチュエータ１９とを含み、これらの端部は図３ｂで見ることができる。アクチュエータ１８、１９のロッドは締め付けジョーに連結され、締め付けジョーを、掴み装置１０のヨークの中に位置する風力タービン・ブレードの側部に対して押しつけることができる。

２つのアクチュエータ１８、１９は同じ形式のもので、油圧システムへの同じ連結部を有し、したがって同じ機能性を有する。油圧アクチュエータ１８が故障した場合には、バックアップ・アクチュエータが締め付けジョーを、したがって風力タービン・ブレード８なお保持することになる。

図３ｃは、掴み装置１０の好ましい実施形態の正面図である。
風力タービン・ブレードを取り囲むヨークは、装備品２２によって連結されたいくつかのバーｂ４、ｂ７、ｂ８を備えている。

第１クレーン・ワイヤ１３は、トラバース・システムを通じて掴み装置１０の前部に連結され、トラバース・システムは、第１連結アイレット２５と、トラバース・バー２４の上を伸び、掴み装置１０の両対向側部に連結されている２本のワイヤを含む。

図はさらに、掴み装置１０から延びた２本の個別アームとして作られたレバー・アーム１１を示しており、両アームの自由端はアーム間のバーとしてのウェイト１７に連結されている。

ウェイト１７の頂部には、第２連結アイレット２６が位置している。このアイレットは第２および第３クレーン・ワイヤ１２、１４の連結のために使用される。
レバー・アームでは、掴み装置１０のヨークとの連結点の近くに、蝶番２３が組み込まれている。蝶番によって、レバー・アームとウェイト１７は直立持ち上げ位置から折り曲げ運搬位置へ、およびその逆へ移動することができる。

図の拡大された区分は、セットになった第１締め付けジョー２８ａと、第２締め付けジョー２８ｂの大部分を示す。
第１締め付けジョーは無段階であり、風力タービン・ブレードの片側に向かって移動することができる。油圧アクチュエータ１８とバックアップ・アクチュエータ１９は第１締め付けジョー２８ａの移動を確立する。アクチュエータの動きは、油圧制御弁によって制御され、最後に停止され、油圧制御弁は、第１締め付けジョーが風力タービン・ブレードに到達してこれをある一定の力で受動第２締め付けジョー２８ｂに対して押していることを示す。

第２締め付けジョーは掴み装置１０に連結固定されているが、可変方式で、例えばジョーと掴み装置１０をねじ山で連結するロッド３０を備えることによって連結されている。ロッドを所定の固定位置に位置付けることもできるが、締め付けジョーまたは締め付けジョーの位置を変更する必要がある場合には、これはロッドを部分的または全部掴み装置１０からねじ式に取り出すことによって達成される。別形式のブレードを、例えば先に持ち上げたブレードとは別の寸法のブレードを持ち上げようとする場合には、締め付けジョーを変えることができる。

掴み装置１０はさらに、風力タービン・ブレードの頂部に対して下向きに面するバー側部の上に、ゴム表面３１または類似の表面を備えている。ゴム表面は、運搬および持ち上げ中にブレードを損傷しないように保護する。

第１および第２締め付けジョー２８ａ、２８ｂを、締め付けジョー・システムの台から、前部をロッド３７から外してこれらの他の寸法を有する他のものに取り替えることによって、分離することもできる。

図３ｄは、風力タービン・ブレード８を掴んだ掴み装置１０の好ましい実施形態の上面図であり、風力タービン・ブレード８は掴み装置１０によって画定されたヨークの内部に位置している。

図はまた、ブレードと平行な３本のバーｂ１、ｂ２、ｂ３を示す。第１および第３バーｂ１、ｂ３は、ブレードの上の、ブレードの風切り縁部（ｗｉｎｄ ａｔｔａｃｈ ｅｄｇｅ）３３の対向する側部に位置する。第２バーは、ブレードの風切り縁部３３の上方に位置する。３本のバーｂ１、ｂ２、ｂ３は、装備品２２により、バーの両端で２本の垂直バーｂ４、ｂ５によって連結される。

図３ａに示すように、バー構造は掴み装置１０の側部を下って連続し、したがって風力タービン・ブレードを掴む堅固なヨーク構造を作る。
図３ｅは、風力タービン・ブレード８の中心点３４に関する掴み装置１０の好ましい実施形態を示す。中心点は風力タービン・ブレードの横断質量中心である。

図示するように、２つの締め付けジョーが中心点の対向側面に、中心点から同じ距離に位置する。レバー・アーム１１とウェイト１７とを含む掴み装置１０は、垂直位置にある場合には風力タービン・ブレードと釣り合う。

掴み装置１０の上側はさらに、クレーン・ワイヤ１２、１３、１４を連結するために使用される第２連結アイレット２６および第３連結アイレット３２を示す。
風力タービン・ブレード８は、（図の外側になるが）左側に位置するブレード先端と右側に位置するブレード根元と共に示されている。

図３ｆは、本発明による締め付けジョー２８の好ましい位置実施形態を示し、これは締め付けジョーを側方と前方とから見た場合である。
締め付けジョー２８は、ブレード上の特定の位置で風力タービン・ブレード形式の所与の表面に合うように形成された、１つまたは複数の鋼鉄プレートを備えている。図では、締め付けジョー２８は上プレートと下プレートとを含み、これらのプレートは、風力タービン・ブレードの表面に実質的に合う角度で互いに溶接されている。

垂直方向における締め付けジョー２８の必要な剛性を確証するために、締め付けジョー２８はいくつかの補強リブ３６を有する。リブは基本的に締め付けジョー２８と同じ高さを有し、ある一定のリブ間隔でジョーの背面に溶接されている。別の実施形態では、締め付けジョー２８の補強は、ジョーの背面に取り付けられた１つの大きなリブによって得られる。

締め付けジョー２８はまた、ブレードの堅固な掴みを保証するために、風力タービン・ブレードに向かって摩擦表面によって覆われている。摩擦表面は、ブレード上にきず跡を付けることなくブレードの堅固な掴みをさらに確証するために、トレッド・パターン３５を有する加硫ゴムであってもよい。トレッド・パターン３５は１つまたは複数の窪みを備え、窪みは、一般に風力タービン・ブレードの表面または周辺からのあらゆる水滴または水分を捕らえる。窪みの中に水を捕らえることによって、水を摩擦表面に近づけないので、摩擦表面を風力タービン・ブレードの上に保持する能力を水によって低下することは決してない。

トレッド・パターン３５は、改善された方式で摩擦表面から雨を追い出すために開発されたパターンを有する、レイン・タイヤなどの自動車用タイヤから周知のパターンに似たパターンであってもよい。

図４ａ〜４ｃは、風力タービン・ブレードの持ち上げ中における掴み装置１０の好ましい実施形態のさまざまな位置を示す。
図４ａは、風力タービン・ブレードを地上から最終組立位置にまで持ち上げるときの、初期位置である実質的に水平の位置にある掴み装置１０を示す。

この水平位置では、風力タービン・ブレードは地面から、またはトラック、船、またはブレードを風力タービン現地にまで運搬するその他の運搬手段から持ち上げられている。
図示するように、第１および第２クレーン・ワイヤ１２、１３は実質的に垂直であり、第３クレーン・ワイヤ１４は実質的に水平である。第１および第２クレーン・ワイヤ１２、１３は掴み装置１０と風力タービン・ブレード８とを持ち上げる。この２つは、最初は実質的に水平位置に保たれながら地上から上方に持ち上げられる。
第３クレーン・ワイヤ１４は、持ち上げられるものが制御されて水平面に確実に保たれるようにする。

図４ｂは、図３ａの状況よりも後の状況における掴み装置１０と風力タービン・ブレード８とを示す。
図示するように、第１クレーン・ワイヤ１２は、掴み装置１０の前方において掴み装置１０の後方における第２クレーン・ワイヤ１１よりも強く引っ張る。こうして掴み装置１０とブレード８は回転して、もう水平ではない。
レバー・アームとウェイトは、重力がこれらを下向きに引っ張ることによって旋回をあと押しすると、旋回を支える。

図４ｃは、最終垂直位置にある掴み装置１０と風力タービン・ブレード８とを示す。旋回はその最後に達しており、ブレードは風力タービン・ハブに組み立てる準備ができている。

図５は、運搬位置にあるレバー・システム１１、１７付きの掴み装置１０を示す。
運搬位置は、風力タービン・ブレード８の質量中心と掴み装置１０の質量中心との間の距離が短いコンパクトなシステムを可能にする。
運搬位置は、蝶番２３を開き、レバー・アーム１１とウェイト１７をヨークの頂部に下し、レバー・アーム１１とウェイト１７を締めることによって得られる。

図６は、本発明による持ち上げシステムの好ましい一実施形態の機能性を示す流れ図である。
持ち上げシステムは、機械式、油圧式、および電気式システムを含む。
機械式システムは、２つの異なる位置で風力タービン・ブレード８の片側に対して能動的に押圧する第１締め付けジョー２８ａ（Ｎｏ．Ｉ）および別の第１締め付けジョー２８ａ（Ｎｏ．ＩＩ）を含む。ブレードの別の側には、２つの締め付けジョー２８ｂが第１セットの締め付けジョー２８ａに必要な対向圧力を受動的に発生させる。

同時に、第１締め付けジョー２８ａ（Ｎｏ．Ｉ）は、油圧アクチュエータ４１とバックアップ・アクチュエータ４２とによって動かされ制御される。
アクチュエータは油圧システム４４の一部であり、油圧システム４４は、油圧タンク４３から油圧アクチュエータとバックアップ・アクチュエータへ作動油をポンプ送りする油圧ポンプ３９を備え、油圧アクチュエータとバックアップ・アクチュエータは締め付けジョー２８ａ（Ｎｏ．Ｉ、Ｎｏ．ＩＩ）を動かし制御する。

圧力弁（４０）が、油圧アクチュエータとバックアップ・アクチュエータによって準備される圧力を制御する。アクチュエータにおいて圧力を、したがって締め付けジョーを制御することによって、風力タービン・ブレードにかかる保持力を制御することが可能である。

電気式システム３８は、油圧ポンプを駆動する電動機、ならびに電気式システムにおける電動機とその他の構成要素に必要な電力を供給する蓄電池２０を含む。
持ち上げシステムの他の実施形態も、本発明の範囲内で確立することができる。
レバー・アームと少なくとも１つのウェイトとを有する持ち上げ装置を、持ち上げ位置から運搬位置へ実質的に９０度移動させることもできる。

持ち上げ中に最大の力のモーメントを達成するためには、ウェイトがブレードからできるだけ遠くに位置すること、およびレバー・アームとウェイトとを有する持ち上げ装置が運搬中にできるだけコンパクトであることが重要である。これらの要件を満たすために、レバー・アームとウェイトとを、ブレードに極く近い位置（ブレードに対して０度）からブレードからできるだけ遠い位置（ブレードに対して９０度）まで動かすことが有利である。さらに別の実施形態では、レバー・システムは、運搬位置から持ち上げ位置への、またはある持ち上げ位置から他の持ち上げ位置へ無段階に移動を行うこともできる。この実施形態では、例えば油圧アクチュエータによるモーメントの制御が必要な場合がある。

現代の大型風力タービンを示す図である。 本発明による風力タービン・ブレードを持ち上げて取り付けるさまざまな工程を示す図である。 本発明による風力タービン・ブレードを持ち上げて取り付けるさまざまな工程を示す図である。 本発明による風力タービン・ブレードを持ち上げて取り付けるさまざまな工程を示す図である。 本発明による掴み装置の好ましい実施形態を示す図である。 図３ａの拡大された一区分を示す図である。 掴み装置の好ましい実施形態の正面図と図の拡大された区分を示す図である。 掴み装置の好ましい実施形態の上面図である。 風力タービン・ブレードの中心点に関して掴み装置の好ましい実施形態を示す図である。 締め付けジョーの好ましい実施形態の側面図と正面図である。 掴み装置の好ましい実施形態のさまざまな位置を示す図である。 掴み装置の好ましい実施形態のさまざまな位置を示す図である。 掴み装置の好ましい実施形態のさまざまな位置を示す図である。 運搬位置におけるレバー・システムを備えた掴み装置の好ましい実施形態を示す図である。 本発明による持ち上げシステムの好ましい実施形態の機能性のフローチャートである。

符号の説明

１ 風力タービン
２ 風力タービン塔
３ 風力タービン・ナセル
４ 風力タービン・ハブ
５ 風力タービン・ハブといくつかの風力タービン・ブレードとを有する風力タービン・ロータ
６ 低速度シャフト
７ クレーン
８ 風力タービン・ブレード
９ 風力タービン・ブレードの根元
１０ 掴み装置
１１ レバー・アーム
１２ 第１ワイヤ
１３ 第２ワイヤ
１４ 第３ワイヤ
１５ クレーン・バー／ジブ
１６−Ｉ 第１掴み機構
１６−ＩＩ 第２掴み機構
１７ ウェイト
１８ 油圧アクチュエータ
１９ バックアップ・アクチュエータ
２０ 蓄電池
２１ 制御ボックス
２２ 装備品
２３ 蝶番
２４ 横断バー
２５ 第１連結アイレット
２６ 第２連結アイレット
２７ 連結部
２８ａ １セットの第１締め付けジョー
２８ｂ １セットの第２締め付けジョー
２９ 油圧管連結部を有する油圧アクチュエータ
３０ ねじ山付きロッド
３１ ゴム製保護表面
３２ 第３連結アイレット
３３ 風力タービン・ブレードの風切り縁部
３４ 風力タービン・ブレードの中心点
３５ トレッド・パターンを有する摩擦層
３６ 補強リブ
３７ アクチュエータのロッド
３８ 電気式システム
３９ 油圧システム
４０ 圧力弁
４１ 油圧アクチュエータＮｏ．Ｉ
４２ バックアップ・アクチュエータＮｏ．Ｉ
４３ 油圧タンク
４４ 油圧システム
ｂ１〜ｌ１ 掴み装置１０のヨークを画定するバー
ＨＣ 油圧回路

Claims (44)

1. 風力タービン・ブレードを取り扱い、前記ブレードを風力タービンに取り付ける方法であって、
   風力タービン・ハブを持ち上げシステムによって風力タービンのナセルにまで持ち上げて、ハブをナセルに取り付けるか、または風力タービン・ハブとナセルとを一緒に持ち上げシステムによって持ち上げて、ハブを含むナセルを風力タービン塔の上に取り付ける工程と、
   風力タービン・ブレードを取り扱うために風力タービン・ブレードの形状に適合した湾曲表面を有する持ち上げシステムの掴み手段を、風力タービン・ブレードに連結する工程と、
   風力タービン・ブレードを取り扱うための前記持ち上げシステムによって、少なくとも１つの風力タービン・ブレードを持ち上げる工程と、
   前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを、前記ハブの下方でこれに極めて近い垂直位置に持ち上げる工程と、
   前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記ハブに取り付ける工程と
   を含む方法。
2. 少なくとも１つの風力タービン・ブレードの持ち上げが、ブレードの縦軸に対して実質的に水平である初期位置から、実質的に垂直で前記ハブに極めて近い最終位置まで実施される、請求項１に記載の方法。
3. 風力タービン・ハブを持ち上げる前に少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記風力タービン・ハブに取り付け、前記風力タービン・ハブを持ち上げた後に前記風力タービン・ハブに少なくとも１つの風力タービン・ブレードを取り付ける、請求項１に記載の方法。
4. 前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記ハブに少なくとも取り付けることが、ブレードを実質的に垂直位置にして実施される、請求項１に記載の方法。
5. 前記風力タービン・ブレードの持ち上げと取り付けが、ブレードを風に関して非生産位置にして実施される、請求項１に記載の方法。
6. 実質的に水平の位置から最終垂直位置までの持ち上げが、掴み手段に装備されたレバー・アームとウェイトによって向上する、請求項１に記載の方法。
7. 掴み手段が、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードを掴む、請求項１に記載の方法。
8. 掴み手段が、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードの側部に対していくつかの締め付けジョーを強いることによって掴みを実施する、請求項４に記載の方法。
9. 掴み手段が、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードを掴み、前記持ち上げ位置は前記風力タービン・ブレードの中心点の周りに対称に位置付けられる、請求項１に記載の方法。
10. 前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードの持ち上げが、前記の少なくとも２つの持ち上げ位置において前記掴み手段を持ち上げる少なくとも１台のクレーンによって実施される、請求項１に記載の方法。
11. 前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードは、少なくとも一台のクレーンまたは一台もしくは複数台の巻上機に連結された１本または複数本のワイヤによって制御される、請求項１に記載の方法。
12. 風力タービン・ブレードを取り扱うための少なくとも１つの前記掴み手段を含む前記持ち上げシステムによって、少なくとも１つの風力タービン・ブレードを掴む工程と、
    前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを、前記ハブの極めて近くにまで持ち上げる工程と、
    を含む、請求項１に記載の方法。
13. 少なくとも１つの風力タービン・ブレードの持ち上げが、ブレードの縦軸に対して実質的に水平である初期位置から、実質的に垂直で前記ハブに極めて近い最終位置まで実施される、請求項１２に記載の方法。
14. 風力タービン・ハブを持ち上げる前に少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記風力タービン・ハブに取り付け、前記風力タービン・ハブを持ち上げた後に前記風力タービン・ハブに少なくとも1つの風力タービン・ブレードを取り付ける、請求項１２に記載の方法。
15. 前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードを前記ハブに少なくとも取り付けることが、ブレードを実質的に垂直位置にして実施される、請求項１２に記載の方法。
16. 前記風力タービン・ブレードの持ち上げと取り付けが、ブレードを風に関して非生産位置にして実施される、請求項１２に記載の方法。
17. 実質的に水平の位置から最終垂直位置までの持ち上げが、掴み手段に装備されたレバー・アームとウェイトによって向上する、請求項１２に記載の方法。
18. 掴み手段が、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードを掴む、請求項１２に記載の方法。
19. 掴み手段が、前記少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードの側部に対していくつかの締め付けジョーを強いることによって掴みを実施する、請求項１８に記載の方法。
20. 少なくとも１つの風力タービン・ブレードの持ち上げが、少なくとも２つの持ち上げ位置において前記掴み手段を持ち上げる少なくとも１台のクレーンによって実施される、請求項１２に記載の方法。
21. 掴み手段が、少なくとも２つの持ち上げ位置において風力タービン・ブレードを掴み、前記持ち上げ位置は前記風力タービン・ブレードの中心点の周りに対称に位置付けられる、請求項１２に記載の方法。
22. 前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードの持ち上げが、少なくとも２つの持ち上げ位置において前記掴み手段を持ち上げる少なくとも１台のクレーンによって実施される、請求項１２に記載の方法。
23. 前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレードは、少なくとも一台のクレーンまたは一台もしくは複数台の巻上機に連結された１本または複数本のワイヤによって制御される、請求項１２に記載の方法。
24. 風力タービン・ブレード（８）を取り扱うための掴み装置（１０）であって、風力タービン・ブレードの形状に適合した湾曲表面を有し前記風力タービン・ブレード（８）の表面と係合する掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ）を含む、掴み装置（１０）。
25. 前記掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ、２８ａ、２８ｂ）が少なくとも２つの掴み点を含む、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
26. 前記掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ、２８ａ、２８ｂ）が、特定形式の風力タービン・ブレードの形状に適合した湾曲表面を含む、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
27. 前記掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ、２８ａ、２８ｂ）の位置が、前記風力タービン・ブレード（８）に関して掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ、２８ａ、２８ｂ）の位置を無段階調節するための油圧式、電気式、または空気式システムに連結されている、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
28. 前記掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ、２８ａ、２８ｂ）をあるサイズから別のサイズに変えることができる、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
29. 前記掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ、２８ａ、２８ｂ）が、前記風力タービン・ブレード（８）の表面と係合する締め付けジョー（２８ａ、２８ｂ）を含む、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
30. 前記掴み手段（１６−Ｉ、１６−ＩＩ、２８ａ、２８ｂ）が、少なくとも１つの無段階調節可能締め付けジョー（２８ａ）と少なくとも１つの固定された締め付けジョー（２８ｂ）とを含み、前記ジョーは締め付けジョーのセットを形成する、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
31. 前記締め付けジョー（２８ａ、２８ｂ）が摩擦表面層（３５）を含む、請求項２９に記載の掴み装置（１０）。
32. 前記摩擦表面層（３５）が加硫ゴムを含む、請求項３１に記載の掴み装置（１０）。
33. 前記摩擦表面層（３５）が少なくとも１つのトレッド・パターンを含む、請求項３１に記載の掴み装置（１０）。
34. 前記の少なくとも１つのトレッド・パターン（３５）が１つまたは複数の窪みを含む、請求項３３に記載の掴み装置（１０）。
35. 前記締め付けジョー（２８ａ、２８ｂ）は１つまたは複数の垂直リブ（３６）を含む、請求項２９に記載の掴み装置（１０）。
36. 前記装置が、風力タービン・ブレード（８）の中心点（３４）の周りに対称に位置付けられた２セットのジョー（２８ａ、２８ｂ）を含む、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
37. 前記装置がいくつかのジョーのセット（２８ａ、２８ｂ）を含み、これらのセットは所与の風力タービン・ブレード形式に適合している、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
38. 前記装置が２セットの締め付けジョー（２８ａ、２８ｂ）を含む、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
39. 前記装置が、前記掴み手段に装備された１つのレバー・アーム（１１）と少なくとも１つのウェイト（１７）とを備えたレバー・システムを含む、請求項２４に記載の掴み装置（１０）。
40. 前記レバー・システムがさらに、レバー・アーム（１１）と少なくとも１つのウェイト（１７）とを持ち上げ位置から運搬位置へ移動できるようにする蝶番（２３）を備えた、請求項３９に記載の掴み装置（１０）。
41. 前記レバー・システムは、前記蝶番（２３）に連結されたいくつかの可動ボルトを備えた、請求項４０に記載の掴み装置（１０）。
42. 風力タービン・ブレードを取り扱い、前記ブレードを風力タービン（１）に取り付けるシステムであって、風力タービン・ブレード（８）用の、請求項２４乃至４１の１つに記載の掴み装置（１０）と持ち上げシステムとを備えたシステム。
43. 前記持ち上げシステムが、前記の掴み装置（１０）を持ち上げて制御するいくつかのワイヤ（１２〜１４）を有するクレーン（７）を含む、請求項４２に記載のシステム。
44. 前記の少なくとも１つの風力タービン・ブレード（８）を制御する少なくとも１つの追加ワイヤが、前記ブレード（８）の先端の一部を囲む可とう性のカフまたは同様な可とう性ベルトなどの連結手段によって、前記ブレード（８）に連結されている、請求項４２に記載のシステム。

Images